ОТНОСНО НЯКОИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ФУРАНОВИТЕ СМЕСИ *

Деньо Алипиев

ТУ-София

About some properties of the furan moulding sands (Summary)

In the paper an attempt is made for using of the friability as a criterion for the bench life of the furan sands. That criterion is connected with the approximate correlation between the values of the bench life found by the lessening of the different strength characteristics. In addition, the possibility for testing of the friability through the air flow around the sample is defined.


О некоторых характеристик фурановых смесей (Резюме)

В работе описана возможность применения осыпаемости как критерий живучести самотвердеющих смесей. Этот критерий согласован с другими показателями прочности, также оценивающих живучести. Кроме того рассмотрена и возможность определения осыпаемости путем обрабатывания образца воздушным потоком.

Цел на изследванията

В разработката са разгледани някои постановки, отнасящи се до жизнеспособността и ронливостта (повърхностната якост) на формовъчни смеси с фуранова смола. Проведените предимно рутинни изследвания са свързани с изпълнението на следните задачи:
  1. Определяне на такава (критична) стойност на ронливостта Q, %, при която формовъчната смес губи своята жизнеспособност. Това би позволило въвеждането на още един критерий (освен другите якостни показатели) за използваемостта на смесите.
  2. Определяне на жизнеспособността чрез изменението на якостта на срязване (t), огъване (sог), натиск (sнат) и опън (sоп), и намиране на съответната зависимост. Така ще могат да се съпоставят данните, изчислени чрез различните якостни показатели, и ще бъде доуточнена установената критична ронливост.
  3. Характеризиране на възможността за изследване на ронливостта чрез създаване на въздушна струя около стандартен цилиндричен образец Ø50 / 50 мм.

Описание на изследванията

Тук са изнесени резултатите само за една от петте изследвани смеси - тази с 1.5% фуранова смола и 0.5% втвърдител (катализатор). Пясъкът е 01ПК025-75, с полукръгла форма на зърната. Условията за провеждане на опитите са: температура на въздуха - в границите на 23-25°С, на пясъка - около 18°С, ред на смесване - пясък, втвърдител, смола, продължителност на смесване - 1 минута след прибавяне на смолата, уплътняване на сместа чрез еднократно притискане на плосък накрайник, поставен към лабораторния чук. Всички резултати представляват средноаритметични стойности от изпитването на еднакво направени образци 24 часа след изработването им. Използвани са прибори от полска апаратура за изследвания на формовъчните смеси: LRU - за якостните свойства и LS - за ронливостта.

Жизнеспособносттa t (минути) е определена съгласно методиката, описана от J. Loix [1], при която:
  • десетина стандартни образци за якостни изпитвания се изработват последователно през няколко минути след изсипването на приготвената фуранова смес от колерганга, при което умишлено се изчаква постепенното влошаване на качеството (формуемостта) на сместа, вследствие на протичащите необратимо в нея процеси на взаимодействие между смолата и втвърдителя,
  • след 24 часа образците се изпитват на якост,
  • построява се графична зависимост и накрая, чрез графиката, се определя времето, когато якостта на даден образец е намаляла с 15% (или 30%) спрямо тази на първоначално изработения образец, който има най-висока якост, поради изработването му веднага след приготвянето на сместа.
Тъй като изпълнението на поставените задачи не зависи от избора на опреден тип якост, а и предвид друго napaлелно изследване, тук като основна якостна характеристика е приета якостта на срязване t.

Ронливостта Q се изчислява по известната формула за относителната загуба на маса:

Q = [(Q1 - Q2) / Q1].100, %,              (1)

където Q1 е масата на образеца преди изпитването, a Q2 - след изпитването.

Първата задача се реализира с два комплекта стандартни цилиндрични образци. Единият комплект е предназначен за якостни изпитвания, а другият - за определяне на ронливостта. Те съдържат както образци, направени непосредствено след приготвянето на сместа в колерганга, така и направени 1, 3, 5, 7, 10 и 15 минути след това. След изпитванията, от построената графична зависимост за  t  (фиг.1) се намира жизнеспособността  t  и съответстващата й критична стойност на ронливостта Qt, при която сместа губи своите качества. При намаляване на  t  с 15%,  t = 8 мин., a  Qt ≈ 0.3% (при начална ронливост Qo = 0.07%). При намаляване на  t  с 30%,  t ≈ 12 мин., a  Qt ≈ 0.8%. Тъй като и при другите изследвани смеси, ронливостта при 30%-ното намаляване на якостта е висока, намирането на  t  при 30%-но спадане на якостта по-нататък не се използва.

Втората задача се изпълнява с едновременно изработени образци за различните якостни изпитвания - на срязване, огъване, натиск и опън. Резултатите са показани в табл.1 и на фиг.2. На фигурата е вместена и графиката за ронливостта Q. В табл.1 са посочени данните за максималната якост tm, sm (на първоначално изработените образци) и намалялата с 15% якост - tt, st, както и за жизнеспособността  t  и ронливостта Qt, определени чрез четирите якостни свойства.

Фиг.1                                                                     Фиг.2


Табл.1
От данните от табл.1 е определено приблизителното съотношение между стойностите на жизнеспособността t, намерени чрез изменението на различните якостни характериики:

tt  ≈  0.6 tsог  ≈  1.3 tsнат  ≈  0.7 tsоп,              (2)

За третата задача се правят едновременно няколко групи стандартни цилиндрични образци. Една от групите се използва за изпитване на ронливостга Q с прибора LS, както при изпълнението на първата задача. Останалите групи служат за изследване на ронливостта Qv чрез създаване на въздушна струя около съответния образец (фиг.3a) [2], при което от неговата повърхност се отделят пясъчни частици (фиг.3б). Тяхното количество зависи от състоянието на повърхността (състав на сместа, вpeме на изработване) и от режима на изпитване.

Опитната уредба {фиг.3а-в) е съставена от тръба 1, капак 2, опорна рамка 3 и дъно 4. Тръбата е с по-голям диаметър
(Ø54 мм) от този на образеца, с което се осигурява преминаването на въздушната струя. В зоната на контакта помежду им, тръбата и капакът имат прорези. Чрез тях струята се завихря по цялата повърхност на изпитвания образец. Дъното е газопропускливо и е снабдено с щуцер. На фиг.3в е показана уредбата в работно положение с поставения в прозрачната тръба образец, преди свързването й към шланг за сгъстен въздух или вакуум.

Създаването на въздушната струя чрез вакуумиране се налага от необходимостта от изходни данни за бъдещи изследвания за ерозийната устойчивост на сърцата, разположени във вакуумирани форми. Режимите са:  вакуум, х105, Ра: V1 = 0.2,  V2 = 0.4,
V3 = 0.6,  продължителност: 30 секунди (от предварителни експерименти). Резултатите са изразени графично на фиг.4, където с Qv1, Qv2  и  Qv3 е означена ронливостта, получена при различните стойности на вакуума.

                Фиг.3                                                                                 Фиг.4                     


Някои заключения

Проведените опити не включват разнообразието от самовтвърдяващи се формовъчни смеси, както и множеството от фактори, влияещи върху техните характеристики. Ето защо, резултатите от ограничения брой експерименти са no-скоро за илюстриране на отделните постановки, отколкото за правене на съществени обобщения. Така, конкретните данни във формулираните по-долу заключения трябва да се приемат като ориентировъчни:
  1. Предложен е още един критерий за определяне на жизнеспособността на самовтвърдяващите се смеси - тяхната ронливост. Реализира се предимството, че жизнеспособността се обвързва и оценява със свойство, оказващо важна роля за качеството на формата и сърцата при взаимодействието им с течния метал.

    Очакванията са, че при достигане на стойности за ронливостта  Qt  ≈  0.2 - 0.3%,  смесите с фуранова смола ще бъдат с влошени свойства и поради това, употребата им не се препоръчва.

    В един от случаите, намаляването на якостта на натиск все още не е достигнало (критичните) 15%, но ронливостта е значителна, като стойност  Qt(sнат) = 0.45%,  и е доста осезаема, при преките наблюдения. Това предполага повишаване на ролята на ронливостта, като критерий.

  2. Определянето на жизнеспособността чрез посочваното в литературата 30%-но намаляване на якостта се отхвърля, поради силното увеличение на ронливостта.

  3. Дадена е приблизителната връзка между стойностите за жизнеспособността  t,  изчислени с различните якостни показатели. Потвърдените очаквания, че  t  зависи от начина на определянето й, предполагат изразяването на жизнеспособността да става в интервал от стойности. В случая, интервалът е 5-10 минути. Възможно е за някакви конкретни условия тази разлика да предизвика затруднения.

    Със зависимостта (2) могат да се трансформират данните за жизнеспособността, представяни от различните автори.

  4. При обработването на образците с въздушна струя се наблюдава изронване по цялата им повърхнина и това води до повишените стойности на Qv спрямо Q. Изключение прави изпитването при V1, но то е бавно и почти няма ефект. Най-подходящо е вакуумиране с V2, тъй като при по-интензивна обработка (V3), струята предизвиква разместване на образеца и опитът не е коректен. Определянето на Qv изисква допълнително оборудване и универсалността на изпитването е ниска.

Литература
  1. Loix, J., Quelques problemes poses par l'utilisation en fonderie des sables autodurcissants lies aux resines furanniques,
    La Fondene Belge, 1972, No 1, p. 9-14.
  2. Алипиев, Д., Метод и уредба за определяне на ронливостта на формовъчните смеси, а.с. Nо 50689, 1990.
* Научни трудове на Русенски университет "А.Кънчев", т. 35, с. 224-229, 1994

   Деньо Алипиев - публикации     CastingArea - главна страница