35/1. Klasyczne masy formierskie nadal są szeroko stosowane, co wynika z wielu

Transkrypt

1 35/1 Solidilication ofmetals and alloys, No.35, 1998 Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 35, 1998 P AN - Oddzial Katowice PL. ISSN TERESA MICHT A-ST A WIARSKA. TRUDNOŚCI W STABILIZACJI WŁAŚCIWOŚCI KLASYCZNYCH MAS FORMIERSKICH Streszczenie Klasyczne masy formierskie ciągle znajdują szerokie zastosowanie. Priorytetowym zadaniem staje s ię stabilizacja ich wł aś ciwości. W pracy podaje się główne trudno ś ci rozwiązania tego problemu. Zwraca si ę uwag ę na przydatno ś ć wskaźnika Dicterta. Klasyczne masy formierskie nadal są szeroko stosowane, co wynika z wielu względów, w tym z dużego stopnia ponownego ich użycia. Masy te zawierają pewną ilość materiałów drobnoziarnistych, jak glina (bentonit) czy pyl węglowy, co wpływa na gęstość pozorną, wytrzymałość formy, zagęszczałoość [2]. Pył węglow y jest powszechnie stosowanym dodatkiem zapobi egającym przypaleniom. Podczas zalewania form tworzy się węgiel pirolityczny (-800 C) występujący w warstwach bliskich powierzchni odlewu. Pokrywa oń powi e rzchnię ziaren osnowy piaskowej i zmienia warunki oddziaływania mi ę dzy ci e kł y m metalem a formą. Dodatki wydzielające węgiel błyszczący prowadzą do zakwaszenia i zasolenia masy używanej, co wpływa na obniżenie zdolności wiązania masy. Ponadto wprowadzane są produkty uboczne pirolizy, jak: popioły, związki siarki. Powstające zoolityzowane otoczki na powierzchni ziaren kwarcu zmieniają strukturę ziaren, zwiększa się udział frakcji drobnoziarnistej w masie [l]. Powyższe problemy rozwiązano stosując węgiel pirolityczny otrzymany poza formą odlewniczą (linie formierskie Disamatic i Kunkei Wagner), co spowodowało zmniejszenie zawartości węgła aktywnego w masie oraz mniejsze zuż y cie bentonitu (nawet do 30%)[3). Wiadomo, że dla uzyskania formy o pożądanej wytrzymałości duże znaczenie ma zawartość gliny aktywnej. Ilość i rodzaj lepiszcza z kolei decydują o zapotrzebowaniu masy formierskiej na wodę. Wielokrotne zalewanie powoduje, iż część lepiszcza ulega dezaktywacji (gazy z pyłu węglowego proces ten potęgują), więc część gliny może występować jako nieaktywny pyl [l]. Zwiększona zawartość frakcji pylowych w masie powoduje dr inż. - Zaklad Materiałoznawstwa i Technologii Bezubytkowych Politech.nika Zielonogórska

2 lo pogorszenie jej właściwości. spowodowane jakością formy. W pracy [2] przedstawiono systemy automatycznego sterowania właściwościami Zasygnalizowane powyżej zjawiska wymuszają prace nad kontrolą właściwości mas, a raczej ich stabilizacją, gdyż ciągle znaczne są braki odlewów mas poprzez ciągłe (on-line) mierzenie wilgotności i temperatury bądź ciągłe (on-line) mierzenie zagęszczalności i wytrzymałości na ścinanie. Uzyskano pośrednio informacje o zawartości aktywnego bentonitu, co pomaga w sterowaniu jego dozowaniem. Fosługiwanie się pojęciem aktywnego bentonitu wydaje się celowe, także przy rozważaniu stosunku wodno-glinowego, co pokazuje tablica l [5]. Sprawą niezmiernie istotną jest dobór parametrów, przy pomocy których chcemy masę formierską oceniać. Głównym jest zawartość wilgoci, a raczej stosunek wodnoglinowy. Cytowano wyżej kilka innych, w tym zagęszczalność. Istotnie, jest to parametr trafnie dobrany ze względu na jego znaczną czułość na zmiany zawartości wody w masie, a także dlatego, iż krzywa przedstawiająca go ma charakter jednoznaczny. Wydaje się, że wobec powyższego problem stabilizacji masy powinien być rozwiązany. Tak jednak nie jest, co zachęciło autorkę do poszukiwań innych parametrów. Znacznie bardziej aniżeli zagęszczalność na zmiany zawartości wilgoci jest czuły wskaźnik właściwości formierskich Dieterta (rys. l) [5, 6]. Tablica l Wpływ gliny aktywnej na stosunek wodno-glinowy (51 Influence o f bentoni te on water-clay rat i o 5] W,% B,% BA,% SW SWA Wr,% L. p. l 4,80 11,20 10, l 0,428 0,475 89,5 2 4,92 l O, 11 9,7 0,486 0,507 86,4 3 5,34 10,90 10,6 0,489 0,503 86,3 4 5,36 10,08 9,4 0,558 0,598 78,5 5 5,39 9,98 8,4 0,540 0,641 80,5 6 5,10 11,90 10,5 0,428 0,485 88,5 7 4,88 10,94 9, l 0,446 0,536 87,0 w - zawartość wilgoci, B BA SW SWA We - zawartość gliny, - zawartość gliny aktywnej, - stosunek wodno-glinowy W /B, - stosunek wodno-glinowy W/BA, - wskaźnik formowalności.

3 W[%] l 0% bentonit l ~ Rys. l. Czulość wskaźnika fonnowalności na zmiany zawartości wody w masie [ 5] Fig. l. Scnsitivity ofmoldability indcx to thc changes ofmoisture eontent in sandm.ix [5] Wykazano, że jeśli wartość tego parametru utrzymać w przedziale 70+80%, można mieć gwarancję optymalnych właściwości mas (innych parametrów), a zatem kompleksowe dane. W przypadku mas świeżych (wyjściowych) tak się właśnie dzieje, wykazano przy tym, że ilość pyłu węglowego nie powinna przekraczać 6% l4]. Dokonano zatem badań mas używanych, by wykazać wpływ pyłu węglowego P i bentonitu B na wskaźnik Dieterta Wr, a wyniki ilustrują rysunki 2 i 3 [4]. Okazuje się, iż wartości dopuszczalne wskaźnika Wr (70+80%) są znacznie przekroczone w obu przypadkach, gdy stosunek wodno -

4 12 1\bsa o bi~.:gowa (S \V = 0,3 5+0,40) "':w- Rys.2. Wpływ pyłu węglowego P i bentonitu B na wskażnik Dietcrta Wr(SW = 0,35+0,40) Fig. 2. Influence of coal dust P and bentonite B on the Dietert' s index Wr(SW = 0,35+0,40) a; _;J 3 ea.s3 B7.g3 Rys. 3. Wpływ pyłu węglowego P i bentonitu B na wskażnik Dieterta Wr(SW=(0,40+0,45) [4] Fig. 3. Influence of coal dust P and bentonite B on the Dictert' s index Wr(SW = 0,40+0,45)[4]

5 13 - glinowy SW = 0,35+0,40 i SW = 0,40+0,45. Wpływ na tak znaczne podwyższenie wartości wskaźnika Dietcrta ma głównie nadmiar frakcji pylastych (w każdym przypadku jest za dużo pyłu węglowego), których ilość w masie rośnie. Zastanawia natomiast fakt, iż inne parametry masy, jak: wytrzymałość, przepuszczalność i zagęszczalność mieściły się w przedziałach wymaganych wartości. Może zatem należy wskażnik formowalności Dicterta potraktować poważniej i uważniej analizować jego wartości. Zwłaszcza, że jest najbardziej czuły na zmiany zawartości wilgoci, stosunku wodno-glinowego i frakcji pylastych. LITERATURA [1] Flemrning E., Lewandowski J.L.: Nowoczesne materiały formierskie z punktu widzenia racjonalnej gospodarki materiałowej. Przegląd Odlewnictwa Nr 4, 1995, s [2] Hohl B.: System automatycznego sterowania właściwościami klasycznej masy formier-skiej. Prt.egląd Odlewnictwa Nr 6, 1995, s [3 j Markov V.A. : Uglesoderzasce materiały w pescano-glinistych formovocnych smjesjach. Lit.Proizw. Nr 6, 1995, s [4 j Michta-Stawiarska T., Michta M. : Wpływ pyłu węglowego na wskaźnik Dieterta dla mas świeżych i obiegowych. VII Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna, Komisja TBM PAN O. Poznań, Wyd. WSI Zielona Góra 1992, s (5[ Michta-Stawiarska T.: Korzyści wynikające z zastosowania wskaźnika Dictcrta do oceny klasycznych mas formierskich. Krzepnięcie metali i stopów, z. 31, PAN Katowice, Bielskobiała, Częstochowa, Opole l 997, s [6 ] Moldability Tester Type PMT+GF+Sand Testing Equipment, GM /4, s Recenzent: prof. dr hab. inż. Mariusz Holtzer Teresa Michta-Stav.iarska Difficulties in stabilization of cłassie sandmixes Summary Ciassie sandmixes are still widely applied. The main purpose is stabiliza-tion of thei..r characteristics. The paper presents basie difficulties in finding solution to this problem. the fact that the Dietcrt' s factor is very useful is focused upon.