Способ испытания на термостойкость литейных керамических форм

Союз СоветскихСоцналнстнческнхРеспублнк ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 909624(22) Заявлено 07,07,80 (21) 295 1977/22-02с присоединением заявки Рй(5 )М. Кл.С 01 Й 3/1 Ф В 22 С 1/00 Ркударстюный квнвтет вв делан вэавретеяяй я вткрнтв(72) Авторы изобретения ВБЧелябинский политехнический институт им, Ленинскле.цМсомола(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ТЕРМОСТОЙКОСТЬ ЛИТЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМИзобретение относится к литейномупроизводству и может найти применениепри изготовлении отливок методами точного литья, например по выплавляемыммоделям,Термос тойкость литейных керамичесэких форм является одним из важных показателей, характеризующих их способность не снижать прочности и не разрушаться при заливке металлом под действием тертомического удара. Однако в литейном производстве отсутствует способ определениягермостойкосги литейных форм, адекватно отражающий реальные условия при,ихпрокалке,охлаждении и заливке металлом,5В связи с отсутствием такого мегодазагрудняегся выявление причин брака отливок по прорывам форм и разработкановых технологических процессов повышения их гермостойкосги.Известен метод определения гермостойкости керамических форм, изготовленных из суспензии, которую оценивают попрочности на статический изгиб образцов после их прокалки, охлаждения на вощухе и нагрева до 1273 К 1 .Известный способ позволяет определить прочность образцов на изгиб при 1273 К, ослабленных возникшими при резком охлаждении на воздухе трещинами, и не характеризует способность литейной керамической формы противостоять термическим разрушающим напряжениям.Для проверки термостойкости керамических трубок их резко вводят в печь с температурой 1070 К и после медленного охлаждения с печью проверяют их це лостность. Данный способ не позволяет количественно и быстро определить термостойкость керамических форм,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения термостойкости, который заключается в нагреве изнутри (радиально) цилиндрических полых образцов, изготовленных из материалов, идентичных материалу керамических форм, электрическим15 20 25 ния перепада температур между металлом и формой и времени заливки.На чертеже представлена схема установки образцов в зажимы испытательного устройства.Полые цилиндрические образцы 1, изготовленные по существующей технологиипроизводства форм по вьшлавляемым мсь.делям, предварительно прокаливают в течение 2 ч при 973-1373 К, затем складив на воздухе до 293-1073 К, помешают в специальные эвкимы 2 и 3 испытательного устройства таким образом,чтобы угольные электроды 4 находились. в центре полых цилиндров. В экспериментах используют полые цилиндрические оразцы длиной 100 мм с наружным ивнутренним диаметрами соответственно40-50 и 25 мм. Угольные электроды(киноугли) 4 применяют марок 7-60 и 458-60 ГОСТ 8338-75. Мощность, выделяемую в цепи электродов, определяютпо показаниям вольтметра 5 и амперметра 6, температурный перепад между внутренней и наружной поверхностями обраэ ца измеряют термопарами 7 и 8 потен.циометром ЭПРМЗ 9. Электросекун 3. 90 нагревателем. Нагрев при этом осушесчсвляется ступенчато. Для точного определения разрушающего температурного пе репада образцы снаружи нагревают электрической спиралью, а в процессе эксперимента проводят серию испытаний при различных величинах стационарного теплового потока при практически 1нулевой скорости термического нагружения. Метод йредусматривает определение мощности, выделяемой нагревателем 1.2.Однако известный метод определения термостойкости керамических материалов не применяется для оценки этой характеристики литейных керамических форм по вьшлавляемым моделям, так как метод не позволяет смоделировать теплофизические условная в литейной форме в момент заливки ее,металлом, а именно термический удар, характеризуемый скоростью термического иагружения порядка 50 Ф 500 К/с; не учитывает механическое нагружение формы от залитого металла;, отличается ограниченностью температурного интервала испытания образцов, обу словленной стойкостью материалов нагревателей. Кроме того, за критерий термостойкости в известном методе принят разрушающий температурный перепад нри постоянном тепловом потоке, разрушением же считается появление трещины, что не всегда приводит к разрушению дитейной формы.Таким образом,ни один из указанных способов не позволяет смоделировать теплофизические условия, возникаюшие в литейной форме при ее прокалке, охлаждении на воздухе и заливке металлом, и,не дает возможность быстро и количественно оценить термическую стойкость питейной формы с учетом ее щзико-механических свойств, конфигурации и режима термического нагружения.Иель изобретения - определение термостойкости литейных форм при ускоренном и точном воспроизведении реальных условий залитых форм металлом.Указанная цель достигается тем, что в способе испытания на термостойкость литейных керамических форм, получаемых по выплавляемым моделям, включающем радиальный нагрев пустотелых цилиндрических образцов, изготовленных иэ материалов, идентичных материалу керамических форм, с регистрацией измерительным прибором разрушающего температурного перепада между их внутренней и наружной поверхностями и мощности теплового потока, образцы нагревают до 973-1373 К,охлаждают на воздухе до 283-1073 К иподвергают в предварительно механическомнапряженном состоянии термическому нагружению со скоростью 50-500 Ос.Термическое напряженное состояние создают электрической дугой.Указанные пределы нагрева, охлвкцения и термического нагружения обьясняются тем, что существуют следующие наиболее распространенные технологическне процессы производства литья по выплавляемым моделям. Один иэ данныхпроцессов предусматривает прокалку оболочек при 973-1373 К охлаждение перед заливкой до 873-973 К и заливкуих металлом с температурой порядка1700-2000 К. Другой технологическийпроцесс включает в себя прокалку формдо указанных пределов, охлвкдение их докомнатной температуры 293 К) и заливку металлом. Скорость термического нагружения форм при заливке металлом дляобоих процессов находится в пределах 50500 К/с. Скорость термического нагружения определяют как частное от деледомером 10 с точностью до 0,01 с фиксируют время от мсмента зажигания электрической дуги до разрушения образцов.С целью определения времени разрушения образцов от совместного воздействия механических и термических напряжений их закрепляют торцами в непод,20 ,25 0 1173 6 3,40 3,50 17 3 17 7 00 70 2,20 Э,66 3,70 29 30 1373 8 0 13 3 10,5 29 е 70 7 8,74 14,24 22,48 3 100 0 173 4 07 7 8 9 13 16 137 8 7 4,6 10 37 Э 5 9096вижный 3 и подвижный 2 зажимы такимобрвэоМ, чтобы при появлении трещины,локализованной в концентраторе 11 напряжений, происходил разрыв образцов,предварительно нагруженных через подвижный зажим 2 и груз 12. За критерий термостойкости при этом принимаютвремя разрушения предварительно нагруженного образца в секундах.Результаты термостойкости С образ Оцов в зависимости от материалов формыи режима термического нагружения приведены в таблице.Квк следует из данных таблицы, беэопорная заливка кварцевых форм, прока зленных при 973-1373 К и оклажденньадо температуры ниже 973 К, приводит кразрыву форм расплавленным металлом,а формы, изготовленные иэ высокоглиноземщтого шамота, выдерживают безопор- щ, ную заливку беэ разрушений,Реализация способа испытания на тер-,. мостойкость керамических форм позволяет смоделировать реальные теплофизичес кие условия в литейных формах на стадиях 24 бих прокалки, охлаждения г заливки металлом, причем термический удар от заливю емого металла имитируют с помапию электрической цуги со скоростью термического нагружения 50-500 К/с, предусмотреть создание в образцах напряженного состояния под всадействием масанической нагрузки и термического расширения материала формы, а также принять эа. критерий термостойкоств не по явление трещины в условиях стационарн го теплового потока, а время разруше ння образца от комплексного воздействия механического и термического нагружения в условиях термоудара от заливаемого металла, оперативно определять термостойкость литейных керамических форм,Использование предлагаемого способа позволяет разработать технологические процессы изготовления термостойких форм, а применение его для систематического контроля в действующем производстве дает возможность уменьшить брак отливок по разрывам форм.7 909624 8Ф орму па изо бр ет ения духедо 283-1073 К иподвергаютвпредварительно механическом напряжен-1. Способ испытания на термостой- ном состоянии термическому нагружениюлитейных керамических форм, пощ- со скоростью 50-500 К/с.емых по выплавляемым моделям, вклю2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю -ющий радиальный нагрев пустотелых щ и й с я тем, что создают термическоелиндрических образцов, изготовленных напряженное состояние электрическойз мате иалов ентичных мате и ке- дугой,Составитель Г, ЗарецкаяРедактор С. Крупенина Техред М. Гергель Корректор М, Демчик Заказ 886/69В 1 П 1 ИПИ 83 П одп исноо комитета СССР: и открытийаушская паб., д, 1/5 Тираж 8 ударственног изо бретени ква, )К, Рпал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Прес ктвд: чачации р амид алурамических форм, с регистрацией измерительным прибором разрушающего темпе оратурного перепада между их внутреннейи наружной поверхностями и мощноститеплового потока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускоренного и точного воспроизведения реальных условий 1 ззалитых форм металлом, образпы нагревают до 973-1373 К, охлаждают на возИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Автооское свидетельство СССР