43/63 WPŁ YW GĘSTOŚCI MODELU POLISTYRENOWEGO NA EMISJĘ GAZÓW W PROCESIE PEŁNEJ FORMY. Istota zagadnienia

Transkrypt

1 43/63 Slidificatin f Metais and Allys, Year 2000, Vlume 2, Bk. 43 Krzepnięcie Metali i Stpów, Rk 2000, Rcznik 2, r 43 PA- Katwice PL ISS WPŁ YW GĘSTOŚCI MODELU POLISTYREOWEGO A EMISJĘ GAZÓW W PROCESIE PEŁEJ FORMY Zdzisław ŻÓŁKIEWICZ*, Wiesław JAKOWSKI** * mgr inż., st. specjalista naukw-badawczy, Instytut Odlewnictwa, Kraków, ul. Zakpiańska 73, ** dr inż., adiunkt, Katedra Technlgii Frm Odlewniczych, Wydział Odlewnictwa Akademii Górnicz-Hutniczej, Kraków, ul. Reymnta 23 Istta zagadnienia Przechdzenie mdelu plistyrenweg ze stanu stałeg w stan gazwy, w wyniku ddziaływania ciepła ciekłeg metalu wypełniająceg wnękę frmy, jest prcesem złżnym. a prces rzpadu cieplneg mdelu ma wpływ szereg czynników związanych z właściwściami twrzywa mdelu, twrzywa frmy, temperaturą, kształtem mdelu, wielkścią pwierzchni mdelu na który ddziałuje pdwyższna temperatura. Jednym z pdstawwych parametrów, decydujących prawidłwym przebiegu prcesu pełnej frmy, jest ilść gazów wydzielających się z mdelu plistyrenweg w czasie. Zależy na d temperatury, składu chemiczneg i bjętści mdelu raz ewentualnie gęstści twrzywa mdelu. We wcześniejszych publikacjach [6, 7] analizwan kinetykę prcesu przechdzenia mdelu plistyrenweg ze stanu stałeg w stan gazwy, przy załżnej stałej gęstści mdelu, która w prcesie pełnej frmy mieści się w przedziale d 15 d 25 kg/m 3. W niniejszym artykule przedstawin wyniki badań, zmierzających d kreślenia wpływu gęstści mdelu badawczeg na kinetykę prcesu. Załżenia d badań W celu kreślenia wpływu gęstści mdelu plistyrenweg na kinetykę prcesu jeg rzkładu cieplneg przyjęt, że badania prcesu zgazwania mdelu plistyrenweg przeprwadzne zstaną na mdelach testwych załżnej gęstści mieszczącej się w przedziale d 20 d 45 kg/m 3 Prces termicznej destrukcji mdelu przeprwadzn w pdwyższnych temperaturach Załżn, że d badań wykrzystane zstaną mdele plistyrenwe tym samym składzie chemicznym, wyjściwej ziarnistści

2 554 granulek, spsbie wyknania mdelu (ta sama matryca), parametrach spieniania zapewniających uzyskanie mdelu załżnej gęstści. D badań bjętści, prędkści wydzielania gazów i czasu zgazwania, załżn temperaturę zgazwania mdelu plistyrenweg w zakresie d 400 d 1200 C. W badaniach załżn niezmiennść następujących parametrów: twrzywa, masy i ksztahu mdelu, spsbu zgazwywania mdelu, spsbu zalewania, przekrjów elementów układu wlewweg, wielkści ciśnienia metalst::>t. czneg, metdy badania wydzielania się gazów z badanych mdeli. Parametrami zmiennymi były: D temperatura zgazwywania mdelu, w zakresie C, c 100 C, D gęstść mdelu plistyrenweg, w zakresie kg/m 3, zmienna c 5 kg/m 3. W trakcie badań kreślan czas całkwiteg zgazwania mdelu raz bjętść wydzielających się gazów. Metdyka badań Jednym z pdstawwych parametrów, ddziaływującym na prawidłwy przebieg prcesu wypełniania przez ciekły metal wnęki frmy wypełninej mdelem plistyrenwym, jest ilść i szybkść wydzielania się gazów z mdelu plistyrenweg w czasie jeg rzpadu cieplneg. Dlateg w Instytucie Odlewnictwa w Krakwie przeprwadzn badania, mające za zadanie kreślenie całkwitej bjętści gazów wydzielających się z l g mdelu plistyrenweg. Badan szybkść i bjętść wydzielających się gazów z mdelu plistyrenweg gęstściach : 20, 25, 30, 35, 40 i 45 kg/m 3, zmieniając temperaturę ich zgazwywania c l 00 c - w zakresie 400 d 1200 C. D badania szybkści i bjętści wydzielających się gazów z testweg mdelu plistyrenweg wykrzystan zmdernizwane urządzenie typu PR-45/1200 MF, służące d znaczania czasu i ilści gazów, w zakresie temperatur C, z dkładnścią regulacji temperatury± 0,5 C. Wyniki badań a wykresach (rysunek l) pkazan zależnść ujmującą bjętść wydzielnych gazów z mdelu masie lg w zależnści d temperatury. Badania przeprwadzn na mdelach gęstści : 20,. 25, 30, 35, 40 i 45 kg/m 3 Z wykresów na rysunku l wynika zależnść wpływu temperatury zgazwywania próbki na bjętść wydzielnych gazów: ze wzrstem temperatury zgazwywania czas zgazwywania i bjętść wydzielnych gazów zwiększają się. Objętść wydzielnych gazów z mdelu badanych gęstściach mieści się w przedziale niezbyt dużym rzrzucie wartści.

3 , 900 E u 800 ci 3: 700 O 600 III Cl U UJ G>' 400 'E Temperatura T, C Rys. l. Zależnść bjętści wydzielnych gazów d temperatury zgazwywania G (T), dla mdeli gęstści : 20 (-seria 1), 25 (---seria 2), 30 ("""""seria 3), 35 (-- seria 4), 40 (---seria 5) i 45 kg/m 3 ( seria 6), zmienna c 5 kg!m 3 ; krzywe graniczne dla: serii 2, serii Fig. I. Vlume f the gas emited vs evapratin temperature G (T) fr patterns f the density frm 20 kg/m 3 (series l) up t 45 kg/m 3 (series 6) increasing at every 5 kg/m 3 ; limit: curve2-,curve6 -- W wyższej temperaturze rzrzut jest większy, nie przekracza n jednak wielkści ± 5%. Zależnść tą ptwierdzają badania kreślające wpływ prędkści wydzielania gazów z badanych mdeli testwych w zależnści d temperatury zgazwania mdeli różnej gęstści- rysunek 2. a rysunku 3 przedstawin pdbną zależnść prędkści wydzielania gazu d gęstści mdelu dla temperatury zgazwania mieszczącej się w przedziale 500 d 1200 C. Zabserwwan niewielki wpływ gęstści mdelu na wzrst prędkści wydzielania gazów. Występuje natmiast wyraźny wpływ temperatury zgazwania mdelu na bjętść i prędkść wydzielania gazów. lm wyższa temperatura, tym przyrst bjętści gazów raz prędkść wydzielania gazów zwiększają się.

4 M.$. E u 800 ci 3': ftl CI ftl 600 '2 ftl a; 500 'j:j "C ~ 400 '() -Ul....11: 300 "C <l>' ~M._ Temperatura T, c Rys. 2. Prędkść wydzielania gazów Q, z mdelu masie l g, w zależnści d temperatury zgazwywania mdelu i zmiennej jeg gęstści : 20 (--- seria 1), 25 (--- seria 2), 30 (... seria 3), 3 5 (-- seria 4 ), 40 (--- seria 5) i 45 kg/m 3 (... seria 6) Fig. 2. Vlume f the gas Q emited frm pattern weighing l g vs pattern evapratin temperature and density varying frm kg/m 3 Pdsumwanie Prces rzpadu cieplneg mdelu plistyrenweg w frmie, związany jest z wytwarzaniem stałych i gazwych prduktów jeg zgazwania. Prcesy fizykchemiczne, zachdzące we wnęce frmy wypełninej mdelem plistyrenwym, są tematem szeregu prac badawczych. W wyniku badań autrów mżna stwierdzić, że istnieje ścisła zależnść pmiędzy temperaturą zgazwywania, bjętścią mdelu plistyrenweg a szybkścią wydzielania się gazów w trakcie zgazwywania. W wyniku przeprwadznych badań wyznaczn wpływ gęstści mdelu na kinetykę prcesu. Wyniki przedstawinych badań mgą psłużyć d pełniejszeg pznania zjawisk twarzyszących prceswi zgazwania mdeli plistyrenwych wypełniających wnękę frmy.

5 )( 400.!!! "'5 350 d ~ 300 "' ~ 250 'c "' ]! 200 "O ~ </) ~ 100 ~ a Gęstść mdelu, kg/m 3 Rys. 3. Zależnść prędkści wydzielania gazów Q d gęstści mdelu, dla różnej temperatury zgazwywania: 500 (---), 600 (-), 800 ( ), 1000 (- - -)i 1200 C ( ) Fig. 3. Vlume f the emited gas Q vs pattern density; varius evapratin temperatures f 500, 600, 800, 1000 and 1200 C Literatura l. Clegg A.J.: Evaprative Pattern Casting - a Reviev f Recent Develpments and Prgress. Fundry Trade Jumal Internatinal, t. 14 (1991) nr 2, s. 72, 74, 76, Jankwski w., Żółkiewicz Z.: Główne czynniki technlgiczne w prcesie pełnej frmy. Przegląd Odlewnictwa, t. 47 (1997) nr l, s Lessiter M.J.: Expendable Pattern Casting- State fthe Prcess.Mdem Casting, t. 84 (1994) nr l, s Lessiter M.J.: Lts j Activity Taking Place Amng Lst Fam Jb Shps. Mdem Casting, t. 87 (1997) nr 4, s Lessiter M.J.: Tday's Lst Fam Technlgy Differe Frm Yesteryear. Mdern Casting, t. 87 (1997) nr 4, s Żółkiewicz Z., Jankwski W.: WP.Yw temperatury na emisję gazów wydzielających się Mdelu z plistyrenweg w prcesie pełnęj frmy. The Secnd Internatinal Cnference n Mechanizatin and Autrnatin ffundry. AGH Kraków, 25-26vember 1999, s

6 Żółkiewicz Z., Jankwski W.: Effect f the density f plystyrene pattern and f evapratin temperature n the kinetics f gas evlutin in the ful! muld prcess. Acta Metallurgica Slvaca, t. 4 (1998) nr 2, s Przedstawine badania są częścią realizwanej rzprawy dktrskiej mgr inż. Zdzisława Żólkiewicza