Способ испытания образцов формовочных смесей на сжатие при нагреве

.801037134 А 3(59 О 01 Б 3/18 з В 22 С 1/00 уОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:.:,:,:; дК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(53) 620,16.162:621,742.4(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 335575, кл, 0 01 И 3/20, 1969.2. Авторское свидетельство СССР 9 787944, кл. 0 01 М 3/18, 1978. (54)(57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА СЖАТИЕ ПРИ НАГРЕВЕ, вклкчающий закрепление образца из испытываемойФормовочной смеси в виде усеченного конуса на штоке, установку образца во внутреннюю конусную полость предварительно "разогретого пуансона и нагружениеобразца через шток расчетной нагрузкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью приближения температурных режимов испытания к эксплуатационным и равномерной передачи давления на поверхность образца, переустановкой образца во внутрейнююполость пуансона в нее вводят порциюлегкоплавкого металла, расплавляют.ее пуансоном и прижимают образец кпуансону, продавливая жидкий металлв зазор между пуансоном и образцом.Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к испытанияммеханических свойств формовочныхсмесей литейного производства принагреве,Известен способ определения термических свойств формовочных смесей,заключающийся в том, что стандартный образец для испытания на изгибустанавливают в нагружающее приспособление и вместе с приспособлениемпогружают в расплавленный металл таким образом, чтобы верхний конецобразца остался над поверхностьюрасплава, обеспечивая, таким образом, выход газов 1 ,Однако проведение испытаний всреде металлического расплаваимееттакие отрицательные аспекты, кактрудность работы с жидким металлом,невозможность совместить нагружениеобразца сжатием с .непосредственнымконтактом между нагружаемой поверхностью и теплоносителем (жидким металлом),Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае"мому результату является способ ис"пытания образцов формовочных смесейна сжатие при нагреве, включающийзакрепление образца из испытываемойформовочной смеси в виде усеченногоконуса на штоке, установку образцаво внутреннуюю конусную полостьпредварительно разогретого пуансонаи нагружение образца через шток расчетной нагрузкой 23Однако известный способ не можетобеспечить интенсивный режим нагрева образца, характерный для контактного слоя литейных форм, и не можетобеспечить равномерность передачицавления 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 образ"цов Формовочных смесей на сжатие принагреве, включающему закрепление образца из испытываемой Формовочнойсмеси на штоке, установку образцаво внутреннюю конусную полость пред-.варительно разогретого пуансона инагружение образца через шток расчетной нагрузкой, перед установкой образца во внутреннюю полость пуансона,в нее вводят порцию легкоплавкогометалла, расплавляют ее пуансоном иприжимают образец к пуансону, продав.ливая жидкий металл в зазор междупуансоном и образцом.На ФиГ, 1 изображено взаимноерасположение образца и пуансона доначала рабочего цикла испытания; наФиг. 2 - взаимное расположение образца и пуансона в процессе испытания на фиг. 3 - график испытанийобразцов формовочнЫх смесей,установка состоит из огнеупорныхэлементов 1, которые одновременно5 выполняют функции теплоиэоляторови несущих конструкций, обеспечивающих точность расположения пуансона2 относительно подвижного штока 3,предназначенного для крепления об"10 раэца 4 формовочной смеси. Вокругпуансона 2 навита спираль 5. Нижнее отверстие пуансона 2 закрываетклапан 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 пуансонапосле испытания. Чаша 8, установленная на станине 9, служит для улавливания расплава, вытекающего иэ по 0 лости пуансона 2 после испытанияпри подаче клапана б вверх для удаления;остатков образца из рабочейзоны пуансона.Способ осуществляется следующим25 ббразом,Образец 4, представляющий собойусеченный конус с центральным отверстием, закрепляют на подвижномштоке 3. Нижнее отверстие пуансона30 закрывают подвижным клапаном 6.В рабочее пространство пуансона,расположенного в нагревательномустройстве, вводят порцию легкоплавкого металла 7, нагревают пуансон35 .с введенным металлом до температурыиспытания при помощи навитой вокругпуансона спирали 5. легкоплавкийметалл при этом расплавляется, эа"лолняя часть внутреннего объемапуансона. При перемешивании верхнегоштока 3 вниз образец 4 упирается впуансон 2, выполненный в виде полойвтулки с внутренней поверхностью,имеющей конусность, совпадающую с45 конусностью рабочей поверхности образца, и изготовленный иэ материала,имеющего высокую теплопроводность,например из хромоалюминиевой стали,Также, как и при испытании по из 50 вестному способу, образец 4 вдавливают, не разрушая.его, в пуансон 2. до тех пор, пока он не войдет в плотный механический контакт спуансоном 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 интен 60 сивность .теплового воздействия наобразец со стороны пуансона. Помимоулучшения условий теплопередачи, наличие расплава в неровностях контактных поверхностей способствует более65 равномерной передаче давления на обПоложительный 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. За счет этого повышается точ. ность испытаний. Более совершенная методика исйытаний при выполнении исследовательских. работ позволит по. добрать более совершенные по свойразец 4, снижает нежелательные в дан-.ном случае контактные напряженияПосле того, как в пространство между пуансоном и образцом продавился .жидкий металл, образец 4. вдавливаютв пуансон 2 с расчетной нагрузкой и 5нагревают за счет тепла, аккумулированного пуансоном.Выдерживают нагруженный образец 4Формовочной смеси при температуреиспытания, определяют время, необходи 10мое для его разрушения,Для получения расплава используютсплав состава, В: Вп 70, Рь 23, Со 7.Для определения эффективности предложенного технического решения и дляоценки меры приближения температурныхрежимов испытания к эксплуатационнымвыбраны следующие условия испытанияПри нагреве образцов в эксплуатационных режимах образец опущен в расплав чугуна, 1 = 1400 С; образецопущен в расплав алюмйння,= 700 С.оПри режиме нагрева в условиях известного способа (без использованиярасплава) образец вдавленв пуансон,изготовленный из хромита лантана,т пуайсона = 1000 - 900 фС; образецвдавлен в пуансон, изготовленныйиз хромоалюминиевой стали, г пуансона = 1200-1120.С,При нагреве по предложенному спо- -30собу образец вдавлен в пуансон, изготовленный из хромита лантана и предварительно заполненный расплавом,С пуансона = 1000-900 С; образец вдавлен в пуансон, изготовленный из хромоалюминиевой стали и предварительно .заполненный расплавом, 1 пуансона =1200-1130 фс,Таким Образом, способ опробованпри использовании пуансонов, изготовленных из материалов, обладающих 40достаточной стойкостью в условияхиспытания, и при этом существенноразличающихся.по своей тепловой активности,Указанные изменения температуры45пуансона в процессе испытания отражают тепловую инерцию испытательного устройства: за короткое времяиспытания передача дополиительноготепла от спирали к контактной зоне 50,пуансона практически не.происходити нагрев смеси осуществляется засчет тепла, аккумулированного в пуансоне. Пуансон из хромита лантана,. имеющего меньшую тепловую активность, 55,захолаживается в большей степени,чемпуансон из хромоалюминиевой стали.Сравнение полученных результатовпоказывает эффективность данногоспособа (фиг. 3, иллюстрирует зависимость температуры формовочной 60смеси в образце на глубине 1,5 ммот поверхности при контакте образца,с расплавом, с пуансоном или с пуансоном, содержащич расплав металла,Ъ:Вп 70, РЪ 23, Си /), 65 При использовании расплава скорость нагрева смеси в начальныйпериод увеличивается (кривые Р 3 иР.5, Р 4 и Р 6); в первые 4 с в2 раз а, а первые 8 с,в 1, 5 раз а,При рассмотрении кривых Р 1 и Р 2,характеризующих эксплуатационные режимы нагрева, следует учитывать иразницу в исходных температурах металлов и пуансонов.Приведенные экспериментальные.цанные показывают, что данное техническое решение позволяет существенно повысить интенсивность теплового воздействия на образец, сокра" .тить различие между испытательнымии эксплуатационными режимами в начальный период нагрева примерно вдвое,Характер нагрева образца при .болеедлительном (более 30 с) нагревезависит от теплофизических характеристик материала пуансона. Улучшениеконтакта между образцом и пуансономв зто время уже не играет существенной роли. Однако более важной и сложной для решения задачей являетсямоделирование режима нагрева литейной .формы именно в начальный моментиспытания. Этим определяется ценность предлагаемого техническогорешения.Изобретение может быть полезнымпри проведении научно-исследовательских работ в области изучениясвойств формовочных смесей литей"ного производства при нагреве, таккак в этом случае точность моделирования температурных режимов, достижение при испытаниях любых, дажесамых интенсивных режимов нагрева,встречающихся в литейной Форме, являются весьма важными, преобладающими требованиями.Кроме того, применение способаупрощает проблемусохранения чистоты рабочей поверхности пуансона.При механическом контакте образцаи пуансона на поверхности последнего после удаления образца остаютсячастицы смеси, удаление которыхзатруднительно, При наличии в полости пуансона металлического расплава остатки смеси остаются в расплаве и чистка пуансона существен-но упрощается,1037134бГствам составы смесей, которые при форм и получаемых в них отливок и,Использовании в производственных как следствие, уменыаить брак приусловиях позволят повысить качество . литье./5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5996/44 ВНИИПИ по де 113035, МТираж 873 Посударственного комитета Сам изобретений и открытийква, Ж, Раушская наб.,