Модель для изготовления образца из испытуемого огнеупорного покрытия

ОП ИСАКИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик оц 899228. с присоединением заявки Р 6 (23)йриорнтет 3 Ьзудзретвевый квинтет СССР во аелзи изебрзтевик и открыткй(71) Заявитель Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА ИЗ ИСПЫТУЕМОГО ОГНЕУПОРНОГО ПОКРЫТИЯ Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью по удаляемым моделям.Известны образцы для испытания прочностных свойств покрытий моделей и оболочек форм: на изгиб - пластина, на растяжение - плоская восьмерка и полый цилиндр; на расклинивание - пластина. Для изготовления этих образцов применяют специальные модели - ванночки, цилиндры 1,Однако известные образцы не отражают истинного структурообразования не учитывают деформационного взаимодействия между моделью и обьемнозамкнутым покрытием на этапах формообразования.Наиболее близкой по технической сущности является модель - восьмерка по размерам в плане - стандартный образец для определения прочности на разрыв формовочных смесей 2 ,Образец, изготовленный по такой модели, не позволяет определить дрл влияния напряжений, воэникающ х отдельно при сушке, выплавлении моделии прокаливании на конечную прочностьструктуры оболочки (после прокаливания), так как способа извлечь модельиз образца, кроме выплавления (растворения), нет.Целью изобретения является изучение механизма структурообразованияформы и ее прочнОстных характеристотик, определение напряжений, возникающих в покрытии и оболочке отдельнопри химическом отверждении оболочки,удалении модели и прокаливании оболочки,1 ЗЭта цель достигается тем, что модель для изготовления образца .иэ испытуемого огнеупорного покрытия, ис"пользуемого для получения лителйных20о форм по выплавляемым моделям, и состоящая иэ удаляемой основы, выполнена в виде полого цилиндра иэ пленкообразного материала, который эапол.нен сыпучим или.текучим материалом и3 89922противоположные концы которого закреплены в двух взаимнопараллельныхполках для захватов испытательноймашины, причем концы цилиндра выступают за пределы полок и снабжены за.жимами, а цилиндр имеет длину 0,3-1,0его диаметра и радиусы сопряжений сполками составляют 0,06 - 0,25 диаметра цилиндра.На чертеже представлена модель 16общий вид.Модель содержит полый цилиндр 1,выполненный из пленкообразного материала. Цилиндр 1 закреплен верхним и нижним концами соответственно во взаимно параллельных полках2 и 3 для захвата испытательной машины (не показана) и сопряжен галтелями 1с полками 2 и 3. Полый цилиндр принеобходимости заполнен сыпучим илитекучим материалом 5. Концы цилиндра 1 выступают за торцы полок 2 и3 и имеют зажимы 6 и 7.Длина цилиндра составляет 0,3-ч 0его диаметра, а радиус сопряжений ввиде галтелей 1 равен 0,06 - 0,25диаметра цилиндра.Как показали выполненные исследования капилярно-пористых упругохрупких керамических Форм, получитьоднородные и равномерно распределенные напряжения по всему сечению стенки (покрытия) полого цилиндра приего Формообразовании на модели можнолишь при условии, когда длина окруж 35ности внутреннего ги внешнегогвнешнслоев покрытия"7 для монолитныхпокрытий делают условное деление ихна слои) отличаются незначительно,установлено соотношение - 2 Ггвнецн =1,1 - 1,6. Важность соблюденйя:приведенного соотношения в образце(с цилиндрической рабочей частью)диктуется тем, что в реальных литейных Формах преобладают плоские стенки45к прочности структуры которых должнамаксимально приближаться прочностьструктуры цилиндра образца, Имеютсяв реальных Формах и цилиндрическиеэлементы, прочность структуры которых полностью воспроизводится предлагаемыми образцами.Выбор внешнего диаметра цилиндрической части и определение остальных размеров образца производится изусловия соблюдения установленногосоотношения длин окружностей слоев,т.е. соблюдения однородности деформаций в станке,8 фОптимальным внутренним диаметром цилиндрической части образца для исследования толщин стенок О,б - 6,0 ми является 12 - 25 мм. Минимально возможным внутренним диаметром может быть и 3 - 1 мм, но только для слоятолщиной 0,6 - 1,0 мм. Для толщинстенок более 6,0 мм следует внутренний диаметр цилиндра делать более25 мм, каждый раэ согласуя установленное соотношение длин окружностейслоев, Однако образцы с внутреннимдиаметром цилиндрической части более30 мм дают ту же картину деФормаций,такой же разброс определяемых величин(таблица), но при этом увеличивается расход Формовочных и модельныхматериалов на изготовление такихбольших образцов, что особенно важнодля лабораторных условий работы.Кроме того, усложняется техника изготовления и испытания образцов, Поэтому, хотя образцы больших размерови могут применяться, делать это нецелесообразно,В зависимости от обусловленныхвеличин внутреннего диаметра цилиндрической части образца выбраны длинацилиндра и радиусы углов сопряженийего с полками для захватов. При этомучитывалось также, чтобы при испытании на растяжение не накладывалисьна определяемые величины деформацийдополнительные деформации полок изахватов.этой целью полки, с точки зрения жесткости, делается коробчатого(прямоугольного) сечения (можно полки делать различной конфигурации)и сопрягаются с цилиндрической частью образца радиусами закруглений0,06 - 0,25 диаметра цилиндра, достаточными, чтобы не происходило скалывания при приложении нагрузки.В пределах выбранных внешних диаметров цилиндрической части образца(таблица) минимальным принят радиус0,25 диаметра ч,2 мм при толщинепокрытия 0,6 мм (один слой) тоньшепокрытие удаляемой модели не делают,внутренний диаметр цилиндра образцатакже не может быть менее 3 мм, таккак однородность деформаций растяже"ния в покрытии нарущается. Максимальным радиусом может быть 0,06 диаметра цилиндрической части 94 ммпри толщине покрытия 12 мм (12 слоев)Такой образец, выдерживая установленное соотношение для окружности сло899228 ев покрытия, может явиться предельным по величине, судя по повторяемости получаемых результатов как при таком образце, так и при меньших по габаритам (таблица).3Экспериментальным путем установлено, что сопряжение в виде галтели должно иметь радиусы от 1,0 до 6,0 мм в зависимости от величины образца: чем больше образец по размерам, т,е. 1 о чем больше диаметр цилиндра 1, тем большим должен быть радиус закруглений.Чтобы не возникало при испытании дополнительных деформаций в самих 15 захватах 2, 3, их необходимо выполнить из недеформируемого материала с размерами, обеспечивающими достаточную жесткость конструкции при испытательных нагрузках. Эти размеры, ро кроме того, определяют и длину цилиндрической части образца, равную 0,3 4,0 ее диаметра.Так, при минимальном по размерам образце (д утр= 3 мм, толщина стен- ики= 0,6 мм) испытательные нагрузки позволяют применить захваты из стали толщиной 1,5 мм (не возникает до,:,полнительных деформаций в захватах).Следовательно, допустимая длина ци- юлиндрической части образца (21,1,5 ++ ) мм будет равна ее внешнему диаметру.Опытным путем установлено, чтопри испытании стенок толщиной 4-12 ммнеобходимо прикладывать нагрузки,которые требуют применения захватовтолщиной не менее 14 - 15 мм (применьших толщинах в захватах воэника/ют деформации изгиба),т.е. в этомслучае минимальная длина цилиндричес.кой части образца будет равна 30 мм,что составляет 1,0 - 2,0 ее диаметра(внешнего). Учитывая удобство проведения эксперимента, между захватами необходим зазор 10 - 15 мм, что увеличивает длину цилиндра до 40 - 60 мм, :.т,е. до 2,5 - 4,0 диаметра цилиндри.:ческой части образца. Следовательно,максимальная длина цилиндрической5 О (рабочей) части образца равна 4,0 ее диаметра (от минимального),При увеличении диаметра цилиндрической части образца до 90 мм (таб- . лица) можно, исходя из размеров захватов, делать длину цилиндра 30 мм,И т.е, 0,3 его диаметра, Размер 0,3 диаметра цилиндра (от максимальногозначения) является минимальным. бСледовательно, обоснован выбортипа и размеров образца для достиже-ния поставленной в изобретении цели,Для лабораторных исследований применяют образец, имеющий следующиеразм 9 ры: д, 12 мм, 1 40 мм, г3,5 мм; длина полок прямоугольногосечения 60 мм,Предлагаемая модель имеет утолщение полок до 1,5 диаметра цилиндра,так как цилиндр 1 должен проходитьчерез полки насквозь. Концы пленкообразного цилиндра 1 выступают иэ полокна 1,0-20 мми закрываются зажимом 7 либо завязываются,Изготавливают модель следующимобразом.На металлический чтержень диаметром 12 мм надевают цилиндр иэ полиэтиленовой пленки либо натягиваютполиэтиленовую пленку на стерженьи склеивают, Отдельно изготовленныеиэ пенополистирола полки 2,3 с диаметром отверстий 12,2 м надеваютна стержень с пленкой, установливают расстояние между полками 40 мм иизвлекают металлический стержень.Насыпают (наливают) в цилиндр песокили воду, предварительно зажав зажимом 7 нижний выступающий конец полиэтиленового цилиндра, закрываютверхний конец с эажимной подвеской 6для модели, эа которую удерживают еепри нанесении покрытия.Галтели 4 изготавливают круговойнапайкой или наливом модельной композиции.По предлагаемой модели изготавливают образцы послойным нанесением необходимого количества слоев покрытия,Модель позволяет изготовить образцыс внутренними напряжениями и беэних.Так, после нанесения первого слояпокрытия нижний выступающий конец цилиндра открывают (или развязывают,или снимают зажим) и сыпучий (например, песок, дробь и т,др), или текучий (например вода, масло и др.)материал освобождает цилиндр. Слойпокрытия при отверждении беспрепятственно усаживается, напряжений внем не возникает, Не возникает в таком образце напряжений и от расширя-.ющейся модели при выплавлении (еенет). Следовательно, можно определитьдолю термических напряжений, возникающих в оболочке при прокаливании,и ее конечную прочность, 89По второму варианту после нанесения первого слоя не высыпают находящийся внутри материал из цилиндра, вследствие чего покрытие получает порцию внутренних напряжений, обус ловленных затрудненной усадкойпокрытия на модели. Операции же выплавления модели нет. И теперь представляется возможным определить влияние напряжений, возникших лишь при в химическом отверждении оболочки, на термические напряжения оболочки при прокаливании,и ее конечную прочность.По третьему варианту сразу после нанесения первого слоя высыпают из цилиндра 1 (выливают) находящийся внутри материал, наносят нужное каличество слоев покрытия, после его готовности извлекают пленкообразный цилиндр и запрессовывают при оптима льном давлении в оболочку модельную композицию, Затем выплавляют растворяют, выжигают) модель, вследствие чего оболочка получает порцию напряжений лишь на операции выплавления,определяют прочность и изучают влияние этой порции напряжений на термические напряжения оболочки при прокаливании и ее конечную прочность,Применение предлагаемой моделипозволяет на основании анализа механизма формообразования, предлагатьконкретные и эффективные мероприятияпо увеличению прочности оболочек итехнологичности изготавливаемых форм,и следовательно, снизить брак по формам и литью,В результате реализации такой конструкции модели повысится эффективность научно-исследовательских работза счет определения ранее неопределявмых характеристик и возможностиобнаружения и объяснения неизвестныхнауке явлений.За счет повышения надежности иэффективности эксперимента экономятсядорогие и дефицитные материалы, выделяемые для лабораторных исследований, сокращается время, необходимоена отработку технологии.899228 10 46 Э 363 А Фе о 63 А 3 Фо В 3 л Ве ее Ее4 о 6 Чае аа О6Ю ев ее ее ещв о о 6 вщвв Ч о оа о ееФ авуа о С ое ещщ ее Ч а1СОо 11 1ЭЫ4 6ев Ее е а ,еев Ее Ю С 6 6 ФЪ щСввО ее в о а а 6 О ею а аЕв Еащ ев ещ ещ ещ ев ев Ее ве О аО ее Ч Ч ЮЪ И Э ее 1 1Заказ 1201 ч/1 чВНИИ ж 852рственногозобретенийа, Ж, Р Подписнокомитета СССРи открытийуаская наб., д./5 Тир ПИ Госуд по делам 13035, МоскФилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Модель для изготовления образца иэ испытуемого огнеупорного покрытия, используемого для получения литейных э форм по выплавляемым моделям, и состоящая иэ удаляемой основы, о т л ич а ю щ а я с я тем что, с целью изучения механизма структурообразования формы и ее прочностных харак В теристик, определения напряжений, возникающих в покрытии и оболочке отдельно на этапах химического отверждения, удаления модели и прокаливания оболочки, модель выполнена в 15 виде полого цилиндра из пленкообраэного материала, который заполнен сыпучим или текучим материалом и 28 12противоположные концы которого закреплены в двух взаимно параллельныхполках для захватов испытательноймашины, причем концы цилиндра выступают за пределы полок и снабженызажимами, а цилиндр имеет длину 0,3ч,0 его диаметра, и радиусы сопряжений с полками составляют 0,060,25 диаметра цилиндра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Литье по выплавляемым моделям.Под ред. Я.И. Шкленника. Машгиз, М.,1971, с. 202-208.2, Богданов М.Т. Влияние технологических факторов на прочность оболочек по выплавляемым моделям. - Литейное производство, Р 9, 1958, с, 18.