Оценка пластических свойств и методика определения индекса текучести песчано-глинистых смесей

С уще ств енн у ю рол ь в проц е с с е форм о обра з ов ан и я иг рают п л астиче ские с в ойс тв а с м е с ей, кот ор ые х а ра кте ризу ю т и х сп ос обнос ть при н им а ть не обра тим ые де форм а ци и п ри при л ож ени и в н ешни х на гр у зок, б л агод а ря которым фо рм а м и сте рж н ям при да е тс я опре д е л е н на я ко нфиг у ра ция.

В бол ьши нс тв е с лу ча е в пл ас тиче с к ие с в о йс тв а с м е с е й опре дел я ютс я нал ич ие м в ни х св язующ и х , гли ны, тех н ол ог иче с ки х до б аво к и в од ы . Ед и ный по дх од в опреде л ен ии поня ти я «п л а стич ески е с в ойств а форм ов очных с м е с е й » не ус тановл ен , что об ъ яс н яе т ся с л о ж н ой с тр у ктурой смесей, р а з нооб раз ие м тре бов а ни й к п л а с т иче с к им с в о йств а м , отсу тс т в ие м общей те ории у пл о тнени я и формообразования.

Дл я оценк и п л а с т иче с к их св ойс тв с м е с е й и спол ьз у ют ра з личные ка че с тв е н ные х а ракте ристики: у п л от няе мос ть, тек уче сть, п л а с т ичнос ть, фо рмуемость и т. д. [1, 2]. Эти хара кте рис т ик и, б у д у ч и в оп ред ел е н ной степе н и в з аим ос в яз а н ным и, но не в се гда физиче с к и обос нов анными, да ют те хнологиче ск у ю о це н к у прим ен яе м ым форм ов очны м см е с ям . У пл отн яе м ос ть и т е к уче с ть с м е с ей явл яются технологическими свойствам и, при рода к оторы х с л ожна и опреде л яет с я м ногим и фактора м и. Эти ф акторы м ож но у с л овно ра з де лить на пять групп:

• 1)    в ид тех но л оги и (ХТС , на гревае м а я ос на с тка, ПСС и др.);

• 2)    сос та в с м е с и (ге не з ис на пол н ител я, с ос тояние ег о п ов е рхности, св яз у юще е , добавки, угол внутреннего трения и т. д.);

• 3)    ус л ов и я у п л о тнени я (в ел ич ина да вл е н ия пре сс ов а ни я, х а ра кте р на г рузки : д и на м иче с к ий, статический и т. д.);

• 4 )    м а те риа л и с ос тояние по в е рх нос т и ос на с тки (м оде ли и л и сте рж нев ого ящика );

• 5)    внешние воздействия (э ле ктриче ское пол е , у л ьтра з ву к, м а гн ит на я обра ботка и т. д.).

В практике литейного производства нашли широкое применение методы определения уплот-няемости по изменению высоты стандартного об- разца при уплотнении на копре, например, метод Г. Фишера с использованием индикатора деформации. Для определения текучести используют методы, предложенные Г.М. Орловым, X. Дитер-том и др. Однако отсутствие у литейщиков единого и четкого определения понятия текучести приводит к тому, что во многих работах текучесть отождествляется с уплотняемостью, формуемостью; соответственно этому предложены различные методы определения пластических свойств, в том числе и комплексные методики их определения.

Для комплексной оценки пластических свойств единых формовочных смесей была разработана методика определения «индекса» текучести. Необходимость разработки данной методики была вызвана тем, что при исследовании влияния различных ПАВ и других добавок на пластические свойства единых формовочных смесей с целью улучшения их показателей была выявлена невозможность оценки текучести и уплотняемости смесей с помощью существующих отечественных и зарубежных приборов и установок. Это вызвано тем, что существующие приборы не позволяли фиксировать влияние малых количеств вводимых добавок 0,05–2 % на текучесть и уплотняемость смесей.

Для разработки методики определения комплекса пластических свойств смесей, позволяющей надежно фиксировать влияние малых добавок, были изготовлены различные по форме на- 1.23 садки с шероховатостью (рис. 1).

Исследования проводились в лаборатории формовочных материалов литейного завода ОАО «КамАЗ» на зарубежном и отечественном оборудовании.

Предварительные испытания различных по форме насадок показали, что наиболее приемлемыми, надежными и воспроизводимыми являются результаты, полученные при использовании насадок (вставок), имеющих четыре отверстия (рис. 2). Были исследованы различные ингредиенты (ПН-6,

Смолко В.А., Антошкина Е.Г.

Оценка пластических свойств и методика определения индекса текучести песчано-глинистых смесей

Рис. 1. Образцы моделей для определения индекса текучести смесей

Рис. 2. Образцы металлических вставок

деароматизатор, ЛСТ и др.), способствующие улучшению пластических свойств единых формовочных смесей.

Сущность разработанного метода заключается в том, что на дно круглой стандартной гильзы вставляется металлический плоский вкладыш (насадка) высотой 30 мм (рис. 1, г), засыпается просеянная через сито навеска смеси с помощью приспособления для заполнения гильз и производится ее предварительное уплотнение путем свободного опускания копра на смесь. После выемки вкладыша из гильзы на его место устанавливается специальный вкладыш высотой 30 мм с четырьмя круглыми отверстиями ∅16 мм (рис. 1, д). Гильза вместе с образцом смеси и вкладышем устанавливается в прибор для определения уплотняемости, образец уплотняется копром, в результате чего смесь протекает в четыре канала отверстия. По показателям индикатора, после каждого из трех ударов копра, фиксируется величина хода штока копра. Все три значения суммируются, полученная величина является «индексом» текучести исследуемой смеси в условных единицах, характеризующих пластические свойства смеси.

Чем выше показатель индекса текучести, тем выше пластические свойства смесей и показатели качества отливок по шероховатости, массовой, геометрической точности и меньшему количеству дефектов в отливках.