WSKAŹNIKOWA OCENA REGENERATU. T. BOGACZ 1, Z. GÓRNY 2 PPU Metalodlew S.A. Kraków Ujastek 1 Instytut Odlewnictwa Kraków Zakopiańska 73

Transkrypt

1 6/9 Arhives of Foundry, Year 23, Volume 3, 9 Arhiwum Odlewnitwa, Rok 23, Roznik 3, Nr 9 PAN Katowie PL ISSN WSKAŹNIKOWA OCENA REGENERAU. BOGACZ, Z. GÓRNY 2 PPU Metalodlew S.A. Kraków Ujastek Instytut Odlewnitwa Kraków Zakoiańska 73 SRESZCZENIE Zaroonowano oenę właśiwośi fizyko-hemiznyh i tehnologiznyh regeneratu uzyskanego z regeneraji mas samoutwardzalnyh (z form dwuwarstwowyh) metodą mehanizno-wibrayjną. Wrowadzono jako elementy oeny każdorazowo relaję właśiwośi o regeneraji w stosunku do właśiwośi wyjśiowyh (iasków zy masy formierskiej). Wrowadzono do oeny również wsółzynniki zintegrowane.. WPROWADZENIE Oena jako rzydatnego do substytuji iasku świeżego regeneratu, odobnie jak iasku świeżego zy też mas formierskih i rdzeniowyh - dokonywana jest rzeważnie w oariu o zesół właśiwośi, które zwyzajowo określa się jako fizykohemizne zy tehnologizne. Stosowane do oeny są rzykładowo właśiwośi fizyko-hemiznyh: zawartośi leiszza (A%), jednorodność (F%), straty rażenia (S%) zawartość gliny aktywnej (U %) dla mas bentonitowyh lub Na 2 O i/lub otanów (U 2 %) dla mas samoutwardzalnyh, wielkość ziarna (W z mm) i ewentualnie inne. Właśiwośi nazywane tehnologiznymi obejmować mogą: zawartość wilgoi (W w,%), właśiwośi wytrzymałośiowe w stanie nadająym się do formowania lub o w uływie określonego zasu dla mas samoutwardzalnyh ( R, R m, MPa), rzeuszzalność (P, 2 m 2 /MPa/s lub j..), gazotwórzość (G,ml/g), łynność (L D,%), żywotność, zyli zas maksymalny do formowania ( ż, min), zas wstęnego utwardzania ( u, min) i ewentualnie inne. dr inż 2 rof. dr hab. inż.

2 5 Wymienione metody oeny oszzególnyh właśiwośi lub eh realizowane są w badaniah wykorzystująyh różnorodną aaraturę i rzyrządy omiarowe; zęśiowo w oariu o byłe lub istniejąe normy zakładowe, krajowe zy orozumienia międzynarodowe, a szzególnie takie zynnośi zy ehy jak: ubijanie róbek (PN- 83/H-7), rzeuszzalność (PN-8/H-72), wytrzymałość (PN-83/H-73), analiza siłowa (PN-83/H-77 i PN-85/H-) i inne. Zesół właśiwośi fizyko-hemiznyh i tehnologiznyh jest otwarty tzn. w miarę dalszego ostęu i rozwoju nowyh soiw i materiałów omonizyh ojawiają się nowe metody oeny materiałów formierskih. Badania w skali laboratoryjnej i rzemysłowej regeneratu, ohodząego z regeneraji mehanizno-wibrayjnej, rowadzona w PPU-Metalodlew S.A [.2] Badano regeneraję osnowy mas samoutwardzalnyh rzymodelowej (z alkalizną żywią fenolową jako soiwem i iekłym utwardzazem estrowym, złożonym z dwuotanu glikolu roylenowego i węglanu roylenowego) i wyełniająej (ze szkłem wodnym sodowym jako soiwem i tym samym utwardzazem estrowym). 2. PROPONOWANE WSKAŹNIKI OCENY Oenę regeneratu odnieść można do iasku lub masy wyjśiowej jako relaje tyhże samyh właśiwośi a wię n. A r a zyli stosunku zawartośi leiszza w A regeneraie (A r ) do tejże zawartośi w masie zy iasku wyjśiowym (A ). Podobnie r inne wskaźniki ząstkowe to:, W W z F Sr U r b, d, F S U d U U 2r 2, zr e i ewent. inne, oraz analogiznie dla właśiwośi tehnologiznyh: Wwr R R r mr Pr Gr LDr k, l, t, m, ng, s, W R R P G L w m 2 D u żr ż, ur w it. u Oena regeneratu w oariu o wskaźniki ząstkowe jest trudna i indywidualna tzn. dotyzy jednej z oenianyh właśiwośi zy też równozesne oenianie kilku takih wskaźników ząstkowyh. Dlatego dla bardziej uniwersalnej oeny zaroonowano wskaźniki zintegrowane róbująe w sosób łązny ująć wływ

3 52 różnyh wskaźników ząstkowyh. Zaroonowano 3 różne rozwiązania, a mianowiie wskaźniki zintegrowane: właśiwośi fizykohemiznyh i tehnologiznyh ) addytywny W f 2) multilikayjny W f2 3) addytywny skorygowany W f3 n.: 4) W f = (a + b + + d (d 2 )/4 () W f2 = a b d (d 2 ) (2) a W f3 = b ( ) /4 (3) d d 2 W odobnym komentarzu do koneji wsółzynnika zintegrowanego W f3 trzeba dodać, że uwzględnia on oddziaływanie wsółzynników ząstkowyh jako wływająyh dodatnio na wskaźnik zintegrowany i dlatego niektóre z nih wrowadzono jako odwrotnośi tzn. n., wzrost stosunku zawartośi leiszza w regeneraie w stosunku do jego zawartośi w masie wyjśiowej a A r /A nie jest korzystny dla oeny efektów regeneraji i dlatego rzyjmujemy jego odwrotność i odobnie innyh rzyadkah. 3. WYNIKI PROWADZONYCH BADAŃ W skali rzemysłowej rowadzono badania właśiwośi fizyko-hemiznyh i ih relaje mas rzymodelowyh zgodnie z urzednio odanymi wskaźnikami ząstkowymi właśiwośi fizyko-hemiznyh (a-e) oraz właśiwośi tehnologiznyh (k-w). Niezależnie od zawartośi regeneratu (-%) w masie sorządzanej z jego udziałem straty rażenia oraz zawartość tlenku sodu Na 2 O ulega niewielkim zmianom, szzególnie do zawartośi 8-9% regeneratu (rys.). Przykładowy wływ dodatku regeneratu na rzeuszzalność P 24, wytrzymałość na śiskanie R oraz wytrzymałość na roziąganie rzedstawiają odowiednio rys 2-4. Wyniki z nih, ze rzeuszzalnośi maleje do ok. 5% dodatku regeneratu (z ok. 55 do 3 j.), a rzy dalszyh dodatkah rośnie do ok. 45 j.. dla % dodatku regeneratu. Wyraźniejszy sadek wartośi R oraz R obserwuje się odowiednio o rzekrozeniu odowiednio 8 i 7% dodatku regeneratu. Właśiwośi wytrzymałośiowe stanowią odstawę oeny douszzalnej zawartośi regeneratu w masie rzymodelowej do 7-8%. W rzyadku masy wyełniająej dodatek regeneratu może być nieogranizony z raji korzystnej harakterystyki rzeuszzalnośi. m

4 straty rażenia i zwartość Na 2 O, % 53,9,8,7,6,5,4,3,2, % regeneratu strary rażenia zawartość tlenku sodu Rys. Wykres zależnośi strat rażenia oraz zawartośi Na 2 O w % od ilośi regeneratu dodawanego do masy Fig.. Grah of deendenes loss ignition and ontent of Na 2 O in % on amount of relaim added to moulding sand Przeuszalność P y =,7x 3,36x 2 6,344x + 585,38 R 2 =, Ilość regeneratu % Rys 2. Przeuszzalność P 24 w zależnośi od ilośi dodawanego regeneratu Fig. 2. Permeability P 24 deending on amount of relaim added to moulding sand

5 wytrzymałóść na roziąganie R m MPa 54 wytrzymałóść na śiskanie R MPa x y =,2x 3 +,89x 2,87x + 22,5 R 2 =, ilość regenaratu % Rys 3. Wytrzymałość na śiskanie R w zależnośi od ilośi dodawanego regeneratu Fig. 3. Comression strength R deendening on amount of relaim added to moulding sand 35 x ` y = -,2x 2,443x + 25,853 R 2 =, ilość regenaratu % Rys 4. Wytrzymałość na roziąganie Rm w zależnośi od dodawanego regeneratu Fig. 3. ensile strength R m deending on amount of relaim added to moulding sand

6 Wt o zasie 24h 55 Przykładową wartość wskaźnika W t rzedstawia rys 5. Wsółzynnik addytywny Wt -24h - dane za maj,25,2,5,,5,95,9,85,8,75,7..5/8:.5/6:5 2.5/5: 6.5/6: 9.5/6: /6: /7:4 28.5/ /8:3 24 Rys 5. Wartość wylizonego wsółzynnika W t jako odstawa do oeny statystyznej (wartośi średniej i ekstremalnyh) rzy stosowanym dodatku 5% regeneratu do masy rzymodelowej 24 Fig. 5. he alulated value of W t oeffiient as a base for statistial estimate (medium and extreme values) alying 5% addition of relaim to faing sand ablia. Określenie wartośi wsółzynnika W t dla różnyh mas regenerowanyh metodą suhą mehanizną rzy stosowaniu dodatku 5, % regeneratu do sorządzania mas able. Determination value of W t oeffiient for different mass being regenerated with mehanial dry method and with 5% addition of relaim to blending moulding sands ws./masa bentonitowa floster SMS furanowa Flofen W tsr,98, ,962,778 W tmin,54,762, ,9965 W tmax,47,8987,9453,975,5 =W tmax W tmin,92,367,56,356,4 % 8,25 6,6,66 3,7 9,65 W t śr Charakterystyka masy rzymodelowej obejmuje nastęująe relaje: a =,6; b =.5;,48, e =.3, d 2 =,57 oraz W f =,748, W f2 =.36 i W f3 =,246 Podobnie dla niektóryh właśiwośi tehnologiznyh k =,6; t =,63; m =.773; u =,84; w =.88; W t =,846; W t2 =,32 oraz W t3 =,932.

7 56 4. WNIOSKI. Regeneraja łązna odadów z masy rzymodelowej i wyełniająej z raji stosowania tego samego utwardzaza i zgodnośi odzynu hemiznego obu mas była rzerowadzona z ełnym sukesem t.zn. uzyskany regenerat może być stosowany w masah wyełniająyh bez ogranizeń, a w masah rzymodelowyh w ilośi do 7-8%; ogranizenie odyktowane jest sadkiem właśiwośi wytrzymałośiowyh rzy większyh dodatkah regeneratu 2. Przedstawiona koneja oeny właśiwośi fizyko-hemiznyh i tehnologiznyh regeneratu oraz masy rzymodelowej i wyełniająej z wykorzystaniem regeneratu ozwala na bardziej oręzną oenę ałośiową od kątem tyh zintegrowanyh właśiwośi. 3. Metoda addytywna jest najbardziej rzejrzystą i jej rzydatność wydaje się ozywistą. Stanowi ona rodzaj uśrednienia relaji stosowanyh w oenie właśiwośi. Metoda multilikayjna odbiega od wartośi rzezywistyh, a metoda oddytywna skorygowana wymaga dalszyh badań. Przy jej wykorzystaniu wydaje się nieodzownym uwzględnienie wagi oszzególnyh relaji. 4. Aglomerowanie właśiwośi może ule dalszemu rozwinięiu rzez stosowanie wskaźnika ogólnego W o = (W f + W t )/2. 5. Oena rzy omoy wskaźników zintegrowanyh W f i W t różnyh mas z dodatkami regeneratu stanowi rzydatne kryterium oeny mas od kątem możliwośi odbudowania właśiwośi mas z regeneratem w stosunku do wyjśiowyh. LIERAURA [] Bogaz.: Wskaźnikowa oena regeneraji na rzykładzie form dwuwarstwowyh mas samoutwardzalnyh; raa doktorska, Wydział Odlewnitwa AGH 23 [2] Bogaz.: Górny Z.; Arh. Odlewnitwa w druku Pragniemy odziękować Panu mgr inż. Marinowi Dańe za omo w oraowaniu zęśi interretaji wyników badań. SUMMARY INDEXING EVALUAION OF RECLAIM Evaluation of hysial-hemial roerties of relaimed obtained by regeneration of self-hardening sand-mix (from two layer mould) using mehani-vibratory method has been suggested. Reenzował: rof. Józef Gawroński