Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Литейка.ру - самая литейная компания. Чугунное литьё на заказ

Изучение трещиностойкости  холоднотвердеющих смесей.

 

Предложена методика изучения трещиностойкости формовочных смесей.

Аннотация.

Исследуя различные смеси: жидкостекольные (ЖС), изготовленные
Фоскон- и Фуран-процессами, определены параметры трещиностойкости этих
холоднотвердеющих смесей (ХТС). Показаны направления исследований
в контексте определения взаимосвязи трещиностойкости ХТС с поверхностными
дефектами отливок.
Ключевые слова
Трещина, пригар, смеси, форма, отливка, нагрев, температура, образец, дефекты,
поверхность.


A method for studying the fracture toughness of molding compounds. Exploring
different mixtures of water glass, mixtures for «foskon-process» and «furan-process»
resistance parameters are mixtures of cold-box processing. As the findings indicate the
direction of future research in the context of determining the relationship of fracture
toughness mixtures of cold-box processing with surface defects of castings.
Key words
Crack, metal penetration, moulding, mixtures, casting, heating temperature, the sample
defects, surface.

Трещины поверхностей форм и стержней – опасный дефект, так как, распространяясь вглубь формы на десятки миллиметров (их ширина достигает нескольких миллиметров), они способствуют беспрепятственному проникновению металла в поверхностные слои форм и стержней и образованию металлизированного пригара. Для изучения склонности разных смесей к образованию такого пригара изучали их трещиностойкость по описанной методике. Установка (рис. 1) для определения трещиностойкости включает печь 1 с силитовыми нагревателями, приспособление 3 для установки образца, шток из жаростойкой стали 4, штатив для его закрепления, стол с механизмом подъема печи 2, систему автоматического регулирования нагрева и записи температуры. Максимальная температура нагрева печи 1300°C.Образец – полый цилиндр высотой 50 мм с внешним диаметром 50 и внутренним – 30 мм. Печь с введенным в нее штоком нагревают до заданной температуры; в приспособление 3 устанавливают образец, после чего печь с образцом быстро поднимают; разогретый шток входит в отверстие образца и за образцом ведут наблюдение. Момент появления трещины фиксируют секундомером. Показатель трещиностойкости – время tтр до появления трещины на образце, с момента ввода штока в его отверстие.

Для обработки данных по тре­щиностойкости удобно использовать величину 100/tтр, 1/с, характеризую­щую склонность к трещинообразова­нию.

Для разделения температурных условий образования трещины тем­пературу измеряли: на поверхности штока, на внутренней облучаемой и на наружной поверхностях образца. Зависимость трещиностойкости t, с (числитель) и склонности к трещи­нообразованию 100/t, 1/с (знамена­тель) смесей от температуры нагрева Тп (температуры печи) представлены в таблице.

На рис. 2 – зависимость тре­щиностойкости t ( а) и склонности к трещинообразованию 100/t (б) от Тп; характер этих зависимостей для всех исследованных смесей оказал­ся аналогичным. Зависимость t = f (Тп) имеет криволинейный характер, а зависимость 100/t = f (Тп) выража­ется прямой.

Как видно из рис. 2, исследуе­мые смеси, по мере увеличения тре­щиностойкости (склонности к при­гарообразованию), формируют сле­дующий ряд: ЖС-смесь, полученная CO2-процессом, Фоскон-процессом, ЖС-смесь с ПК и полученная Фуран- процессом.

Необходимо отметить, что при растрескивании смесей, как прави­ло, образуются прямые продольные трещины, что фиксируется звуковым эффектом. После возникновения трещины ее размер увеличивается (трещина «раскрывается»), что про­должается даже после снятия те­пловой нагрузки (после извлечения штока из образца).

Полученные результаты позво­ляют считать, что зависимость t = f (Тп)  имеет гиперболический харак­тер и описывается уравнением t = 100/а·Тп – в, где а, в – коэффициен­ты уравнения.

Соответственно, склонность к трещинообразованию имеет вид: 100/t = а·Тп – в. Анализ полученного уравнения показывает, что при t→∞ можно определить пороговое значе­ние Тп, после которого начнется рас­трескивание смеси Тнач. Поскольку при t→∞ величина 100/t → 0, то Тнач = в/а. Гиперболическая зависи­мость хорошо отражает физическую суть процесса растрескивания. При возрастании температуры испыта­ния Тп время растрескивания не об­ращается в нуль, так как гипербола асимптотически приближается к оси температур, в связи с чем t остается величиной положительной при лю­бом значении Тп. При снижении тем­пературы испытания величина 100/t (склонность к растрескиванию) не имеет отрицательных значений, так как гиперболическая зависимость асимптотически приближается к Тнач.

 

что каждую смесь можно охарактеризовать некоторыми постоянными величинами: константой трещинообразо­вания m = а и пороговым значением температуры Тнач. Константа трещинообразования численно равна тангенсу угла наклона прямой. Чем она больше, тем больше склон­ность смеси к растрескиванию под действием темпера­турных напряжений.

Поскольку проникновение жидкого металла в образующиеся трещины сопровождается образованием просе­чек, нарушение сплошности поверхностей форм и стержней (трещинообразование) и последующее образование пригара следует рассмотреть как продолжение процесса просечкообразования.

Все исследуемые смеси были приготовлены на кварцевом песке, при этом, влияние изменения объема на­полнителя при нагреве на трещиностойкость смесей не изучали. Очевидно, что трещиностойкость формовочных смесей существенно зависит от изменений, происходя­щих в них при нагреве, теплофизических свойств, типа используемых наполнителей (циркона, хромита и т.д.), а также от технологических свойств смесей.

Дальнейшие исследования будут продолжены, а также с использованием крестообразной технологической пробы будет определено влияние трещиностойкости смесей на качество поверхности отливок.