ALTERNATYWNE ĆWICZENIA LABORATORYJNE TECHNOLOGIA WSTRZELIWANIA DWUWARSTWOWYCH FORM I RDZENI

Transkrypt

1 1 ALTERNATYWNE ĆWICZENIA LABORATORYJNE TECHNOLOGIA WSTRZELIWANIA DWUWARSTWOWYCH FORM I RDZENI Józef DAŃKO 1. Wstę W rocesie zagęszczania masy metodami dmuchoymi obseruje się charakterystyczne ziększenie gęstości ozornej masy na rzedłużeniu osi otoru strzałoego stosunku do rejonó rdzenia lub formy, których strumień iaskoo-oietrzny nie działa bezośrednio na arsty masy. Taki rozkład zagęszczenia zmniejsza zdolność rdzenia do odroadzania gazó o zalaniu formy ciekłym metalem, a także nie jest korzystny dla mas szybko utardzalnych, których utardzanie masy odbya się za omocą rzedmuchiania rzez rdzeń lub formę gazoych czynnikó utardzających. Tradycyjnie formy duarstoe są ykonyane określonej sekencji czynności technologicznych. Najier jest ykonyana arsta z masy rzymodeloej, a nastęnie ozostała rzestrzeń skrzynki jest zaełniana arstą masy yełniającej. Należy zaznaczyć, że do ykonyania form i rdzeni duarstoych nie są dotychczas stosoane maszyny dmuchoe. 2. Podstay technologiczne ykonyania duarstoych form i rdzeni metodami dmuchoymi Przeroadzone badania łasne [1-5], skazują na możliość raktycznie rónoczesnego strzeliania do nęki technologicznej dóch rodzajó masy. Realizacja koncecji ymaga roadzenia zmiany konstrukcji komory nabojoej maszyny dmuchoej zależności od jej rzeznaczenia. W rzyadku adatacji strzelarki do ykonyania duarstoych rdzeni (rys. 1), komora nabojoa składa się z dóch sółśrodkoo usytuoanych cylindró, do których roadza się oszczególne rodzaje masy z odoiednio rozdzielonego zasobnika, ozalającego na umieszczenie nim dóch rodzajó masy. Maszyna rzeznaczona do strzeliania duarstoych form o ionoej łaszczyźnie odziału ma komorę nabojoą rozdzieloną rzegrodą zdłuż całej ysokości, celu rozdzielenia od siebie masy rzymodeloej i yełniającej. Mechanizm eakuacji obydu rodzajó masy z zesolonej komory nabojoej jest analogiczny jak dla tyoych strzelarek z tym, że rzemieszczaniu do sólnego otoru ylotoego odlega masa znajdująca się obu cylindrach lub o obu stronach rzegrody. Strumień iaskoo-oietrzny ma rónież arstę zenętrzną, utorzoną rzez masę yłyającą z cylindra zenętrznego komory nabojoej oraz koncentrycznie niej usytuoana arstę środkoą, utorzoną rzez masę yłyającą z cylindra enętrznego. Schemat eakuacji masy z duczęścioej komory nabojoej strzelarki rzeznaczonej do zaełniania rdzennicy (górna część rysunku) lub skrzyni formierskiej (dolna część rysunku) został rzedstaiony na rysunku Podstay teoretyczne doboru arametró roboczych rocesu Można obliczyć stosunek oierzchni otoró ylotoych z oszczególnych rzestrzeni komory nabojoej, ozalający na otrzymanie założonych grubości arsty masy rzymodeloej i yełniającej rdzeniu lub formie. Podstaą doboru roorcji masy rzymodeloej i yełniającej technologii rdzeni i form duarstoych jest jednostkoe natężenie yłyu obu rodzajó masy, zdefinioane zorami

2 2 m τ f e 1 ; m τ f e 1 gdzie:, jednostkoe natężenie yłyu masy odoiednio dla masy rzymodeloej oraz masy yełniającej; kg/m 2 s, m masa arsty yełniającej formie lub rdzeniu; kg, m masa arsty rzymodeloej formie lub rdzeniu; kg, f 1, f 1 oierzchnia otoru strzałoego odoiednio dla masy rzymodeloej oraz masy yełniającej; m 2, τ e, τ e czas strzeliania odoiednio dla masy yełniającej i rzymodeloej; s. Całkoitą ilość masy strzeloną do rzestrzeni technologicznej yraża zór M C (1) m + m V ρ + V ρ (2) gdzie: V, V - objętość arst masy odoiednio rzymodeloej i yełniającej; m 3, ρ - średnia gęstość ozorna masy arstie zenętrznej (rzymodeloej); kg/m 3, ρ - średnia gęstość ozorna masy arstie yełniającej; kg/m 3. Jeżeli czasy zaełniania obu arst są sobie róne (τ e τ e ) uzyskuje się zależność f V ρ 1 f V ρ 1 (3) Rys. 1. Schemat faz zaełniania rzestrzeni technologicznej rzy ytarzaniu duarstoych rdzeni i form: a) - faza stęna, b-c) faza łaścia rocesu zaełniania, d) - faza końcoa. Stosunek oierzchni otoró ylotoych ymagany dla strzelenia rdzenia o masie M c, którym założony udział obu arst ynosi m /m x jest róny

3 3 f 1 f 1 x (4) W rzyadku otoró strzałoych o rzekroju kołoym stosunek średnic ylotoych otrzymuje się o rzekształceniu zoru (4) do ostaci d d 1 1 x (5) 4. Realizacja ćiczeń Na arstę rzymodeloą stosuje się jedną ze znanych mas rdzenioych, stosoanych technologii strzeliania rdzeni. Może to być masa: utardzana nastęstie suszenia, zaierające olej lub okost lniany, utardzana odgrzeanych rdzennicach i stanoiące tyoe masy do technologii hot-box, utardzana temeraturze otoczenia rzez rzedmuchianie CO 2, zaierające szkło odne. Masę yełniającą sorządza się z iasku karcoego o iększych ziarnach (n. sroadzona ielkości ziarna d h 0,36 mm) i zmniejszonej od 50 do 75 rocent zaartości tych samych soi, które użyano do masy rzeznaczonej na zenętrzna arstę rdzenia. W rzyadku, gdy rdzenie ykonyane są z masy, zaierającej jako soio olej lniany, masę yełniającą może stanoić masa testoa z bentonitem. Stan zagęszczenia masy rdzenioej ocenia się rzez omiar gęstości ozornej masy róbkach ycinanych z rdzeni za omocą cienkościennej sondy o oleroanych ściankach i średnicy enętrznej rónej 30 mm. Przeuszczalność rdzeni miejscu obierania róbek jest określana metodą ośrednią, za omocą omiaru gęstości ozornej masy. Korzysta się rzy tym z ykresó analogicznych do rzedstaionego na rysunku 2, ujmujących zmianę rzeuszczalności od gęstości ozornej masy danego rodzaju strzelianej do rdzennicy o ymiarach znormalizoanej róbki alcoej rzy zmiennych arametrach roadzenia rocesu. 5. Wyniki rzykładoych badań Dla raidłoo dobranych arunkó racy strzelarki nie nastęuje zajemne rzenikanie oszczególnych rodzajó masy, a ich kontakt odbya się yłącznie na oierzchni zetknięcia ostałych arst. Stierdzono, ze najbardziej korzystny rzebieg zaełniania rdzennicy masą jest óczas, gdy stosunek otoru enętrznego d do zenętrznego d z, kończącego ylot z komory nabojoej, rzyjmuje artości od 0,5 do 0,7. Na granicy zetknięcia arst zaznacza się gałtona zmiana zagęszczenia i rzeuszczalności. Można rzykładoo odać, że ykonanie środkoej części rdzenia z masy bentonitoej "B" soodoało średnio 2,5-krotne ziększenie rzeuszczalności orónaniu do rdzenia jednolitego, ykonanego całkoicie z masy z olejem lnianym. Mniejsza gęstość ozorna masy yełniającej, uzyskiana danych arunkach realizacji rocesu, dodatkoo ziększa jej rzeuszczalność. Masa yełniająca sorządzona z tej samej osnoy, lecz zaierająca zmniejszoną zaartość soia (25 do 30 rocent zaartości całkoitej), ziększa rzeuszczalność arsty środkoej o około 60 rocent, a średnia rzeuszczalność całego rdzenia rośnie od 30 do 50 rocent, orónaniu z rdzeniem ykonanym całkoicie z masy jednolitej. W tym rzyadku rocentoe ziększenie rzeuszczalności części środkoej rdzenia jest zbliżone do analogicznej zmiany rzeuszczalności róbce standardoej, ykonanej z masy o zmniejszonej zaartości soia.

4 4 Masa yełniająca może stanoić rocent całkoitej masy rdzenia. Uzyskanie górnej artości rzedziału jest możlie rzyadku rdzeni smukłych o kształtach rostych, które są strzeliane rzy otymalnym stosunku d /d 0,66 0,7. Rys. 2. Zależność rzeuszczalności od gęstości ozornej róbki masy zagęszczonej rzez jej strzelenie do rdzennicy o ymiarach róbki alcoej (o ymiarach φ50 50 mm), rzy użyciu zmiennego ciśnienia strzeliania. Fig. 2. Deendence of the aarent density and corresonding ermeability of sand secimen comacted by means of sand shooting into cylindrical core box (φ50 50 mm) using variable shooting ressure. 6. Podsumoanie Użycie masy yełniającej rocesie ykonyania rdzeni i form metodami dmuchoymi ma uzasadnienie technologiczne i ekonomiczne. Masa yełniająca ykonana z gruboziarnistej osnoy i mniej artościoych materiałó formierskich może mieć zmniejszoną zaartość materiału iążącego co ooduje, że utorzona z niej arsta rdzenia lub formy ma iększą rzeuszczalność. Jednoczesne zmniejszenie ytrzymałości tej arsty, na skutek obniżenia zaartości soia, ułatia usuanie rdzeni z odleó. W technologii duarstoych form i rdzeni bardziej korzystny rzebieg zaełniania nęk nastęuje óczas gdy ich rzekroje zmniejszają się od dołu kierunku głoicy strzałoej. Zasada ta jest rzecina do oboiązującej dla rdzeni jednolitych, dla których zaleca się zaełnianie nęki od strony jej najiększego rzekroju orzecznego. W omaianej technologii nie zachodzi otrzeba istotnej, stosunku do konencjonalnej metody strzeliania rdzeni, zmiany takich arametró jak ciśnienie robocze, artość i rozmieszenie odoietrzeń oraz czas trania rocesu. Konstrukcja strzelarek, charakteryzująca się niezależnym systemem zasilania oietrzem ydzielonych części komory nabojoej, starza znaczne możliości regulacji arametró rocesu.

5 5 LITERATURA 1. Dańko J.: Manufacturing of To-Layer Cores and Moulds by Means of Sand Shooting Method. Przegląd Odlenicta No 4, 1978, Dańko J.: Głóne i omocnicze ielkości rocesu ytarzania rdzeni i form metodami dmuchoymi. Polska Akademia Nauk - Komitet Metalurgii. XII Konferencja Sraozdacza METALURGIA , Krynica, s