KIPPWINKEL KRYTERIUM OCENY SYNTETYCZNYCH MAS BENTONITOWYCH. Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, ul. Reymonta 23, Kraków, Polska.

Transkrypt

1 3/5 Archives of Foundry, Year 2002, Volume 2, 5 Archiwum Odlewnictwa, Rok 2002, Rocznik 2, Nr 5 PAN Katowice PL ISSN KIPPWINKEL KRYTERIUM OCENY SYNTETYCZNYCH MAS BENTONITOWYCH ST.M. DOBOSZ 1, M. ASŁANOWICZ 2. L.BOBOK 3 1 Wydział Odlewnictwa, Akademia Górniczo-Hutnicza, ul. Reymonta 23, Kraków, Polska. 2 AS FERRO-TERM Sp. z o.o., ul. Przybyszewskiego 176, Łódź, Polska 3 Hutnicka Fakulta, Technicka Univerzita, ul. Letna 9, Kośice, Slovensko STRESZCZENIE Wysokie wymagania odnośnie do gładkości i dokładności wymiarowej produkowanych odlewów wymuszają konieczność poszukiwania coraz to nowych kryteriów oceny przydatności masy. Nie chodzi przy tym tylko o właściwości technologiczne gotowej formy, ale także o zachowywanie się masy w czasie zagęszczania, operacji wyjmowania układu modelowego, składania formy i innych operacji technologicznych. Ocenie tych procesów ma służyć nowy parametr pod nazwą kippwinkel. Key words: kippwinkel moulding sand. 1. WPROWADZENIE Stosowanie form o wysokim stopniu zagęszczenia osiąganego za pomocą technologii prasowania pod wysokimi naciskami lub metodami formowania dynamicznego, może prowadzić do trudności w trakcie wyjmowania układu modelowego z połówki formy. Związane jest to po części z występowaniem zjawiska odkształceń sprężystych a z drugiej nieprecyzyjnym systemem wyjmowania modeli. Proces ten jest ściśle związany z plastycznością masy i jej zdolnością do plastycznych 1 prof. nadzw, dr hab. inż., dobosz@uci.agh.edu.pl. 2 mgr. inż., asft@ferroterm.pl 3 doc. dr inż., bobok@tuke.sk

2 28 odkształceń. H.G.Levelink [1] opisuje w swojej publikacji, próbę służącą do oceny takiego właśnie plastycznego zachowywania się masy. W jej wyniku wyznacza kąt pochylenia kształtki podczas jej kątowego odkształcania. Autor nazywa tę próbę kippwinkel. Dalej autor sądzi, że zwiększenie plastyczności masy wyraża s ię zwiększeniem maksymalnego kąta. Aby to uzyskać proponuje zwiększyć zawartość lepiszcza, przy stosunkowo niskiej zawartości wody. Zagadnienie to ze względu na inne uwarunkowania technologiczne wydaje się bardzo interesujące. 2. OPIS PRÓBY Schemat próby kippwinkel pokazano na rysunku 1. Za pomocą tej próby wyznacza się maksymalny kąt ugięcia α, przy którym jest możliwe zgięcie standardowej kształtki walcowej. Pomiar polega na zagęszczeniu kształtki w dzielonej tulejce, która następnie umieszczana jest w aparacie gdzie następuje jej kątowe odkształcanie. Rys. 1. Schemat urządzenia do badania kippwinkel. Fig. 1. Schematic arrangement to investigation of kippwinkel W momencie rozerwania połówek kształtki odczytuje się na czujniku wartość tego odkształcenia a następnie z wcześniej przygotowanego diagramu wyznacza wartość kąta α. Widok aparatu przedstawia rysunek 2.

3 29 Rys. 2. Widok ogólny aparatu do badania kippwinkel Fig.2. Kippwinkel - the general view 3. BADANIA WŁASNE Badania własne przeprowadzono za pomocą aparatu udostępnionego przez Firmę FERRO-TERM z Łodzi. W niniejszej publikacji zostanie zaprezentowany tylko niewielki fragment prowadzonych szerokich badań mających na celu określenie przydatności próby do oceny jakości syntetycznych mas bentonitowych [2]. Dotyczył on wpływu rodzaju bentonitu na wybrane właściwości technologiczne mas. Do badań zastosowano wysokiej klasy (wysoka zawartość montmorylonitu) bentonit aktywowany oznaczony symbolem A oraz nieaktywowany bentonit mielony o niskiej zawartości montmorylonitu - oznaczony symbolem B. Zawartość bentonitu w masie wynosiła w obydwu przypadkach 8%. Jako osnowę ziarnową stosowano piasek kwarcowy ze Szczakowej. Na rysunku 3 przedstawiono wpływ jakości bentonitu i wilgotności masy na jej zagęszczalność. Jak widać dla praktycznie stosowanych wilgotności tj. powyżej 3% wyższą zagęszczalność osiąga masa z lepszym bentonitem. Dla wilgotności niższej niż 3% układ jest odwrotny ale jest to zakres wilgotności która nie jest stosowana w masach bentonitowych.

4 Wytrzymałość w strefie przewilżonej, Rk [MPa] Zagęszczalność, Z [%] Wilgotność, W [%] Rys. 3. Wpływ rodzaju bentonitu na zagęszczalność. Fig. 3.Study of bentonite s type influence on compactibility 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0, Wilgotność, W [%] Rys. 4. Wpływ rodzaju bentonitu na wytrzymałość w strefie przewilżonej. Fig. 4.Study of bentonite s type influence on resistance in overwet zone.

5 Kippwinkel, [min] Wilgotność, W [%] Rys. 5. Wpływ rodzaju bentonitu na wartość kippwinkel. Fig. 5. Study of bentonite s type influence on kippwinkel value. Różnice zagęszczalności są trwałe i wyraźne, chociaż wynoszą tylko około 5%. Analogiczne zależności dla wytrzymałości w strefie przewilżonej przedstawia rysunek 4. Widać, że bentonit wyższej jakości ma zdecydowanie wyższe wartości tej najniższej - z jaką mamy do czynienia w formie wytrzymałości. Różnice te są znacznie wyraźniejsze niż w przypadku pomiarów zagęszczalności. Na rysunku 5 przedstawiono zmiany wartości kippwinkel dla badanych mas. Podobnie jak w przypadku zagęszczalności, dla wilgotności powyżej 3% masa z bentonitem wysokiej jakości ma wyższe wartości kąta. Natomiast różnice są zdecydowanie większe. Przy wilgotności 3,5% masa z bentonitem A ma wartość kąta 70 min a masa z bentonitem B tylko 30 min. Co gorsze zwiększenie wilgotności powyżej tej wartości uniemożliwia wykonanie pomiaru. Można zatem stwierdzić że jest to parametr który uwzględnia nie tylko zdolność do zagęszczania masy ale także jej właściwości plastyczne. Te właściwości plastyczne masy zależą bowiem od zawartości lepiszcza. W badanym przypadku wprawdzie zawartość bentonitu była jednakowa ale obydwa użyte bentonity miały różną zawartość montmorylonitu i to różnej jakości (aktywowany - nieaktywowany). Na obecnym etapie badań trudno jeszcze przedstawić korelacje pomiędzy nowym parametrem masy jakim jest kippwinkel a innymi jej właściwościami. Wydaje się zatem celowe kontynuowanie tych badań dla stworzenia nowego kryterium oceny jakości syntetycznych mas bentonitowych i określenia relacji pomiędzy tym nowym kryterium a innymi parametrami technologicznymi.

6 32 4. PODSUMOWANIE Stosowanie syntetycznych mas bentonitowych jako podstawowego tworzywa do produkcji jednorazowych form odlewniczych zarówno aktualnie a także w perspektywie dającej się przewidzieć przyszłości - wymusza poszukiwanie coraz to nowych metod oceny ich jakości. Mają one nie tylko pełnić rolę czynnika statystycznego, ale także elementu wspomagającego proces sterowania. Jedną z takich metod może być pomiar wartości kippwinkel omówiony w ramach niniejszego artykułu. Poznanie tych zjawisk powinno umożliwić bardziej prawidłowe sterowanie właściwościami i dobór mas, co powinno przyczynić się do podwyższenia jakości produkowanych odlewów. Praca jest finansowana przez Komitet Badań Naukowych w ramach projektu nr 7 T08B LITERATURA [1] H.G. Levelink i inni: Kriterien der Sandqualitat fur moderne Formanlagen. Giesserei 62, 1975, nr 1. S [2] Kijanka A. praca dyplomowa, promotor St.M. Dobosz, Kraków, KIPPWINKEL AS A CRITERION OF SYNTHETIC BENTONITE MOULDING SANDS EVALUATION SUMMARY Towards the high expectation of customers concerning quality of producing cores, there is a need to search for new criterions of moulding sand s usability. It concerns the technological properties of cores.it also concerns the behaviour of core sand in the time of compactibility and in other technological operations. The new parameter called Kippwinkel is used to evaluate these processes. Recenzował Prof. Józef Gawroński