Ćwiczenie nr 1. Klasyfikacja piasków formierskich wg PN-85/H w zależności od zawartości lepiszcza

Transkrypt

1 Ćwiczenie nr 1 Badanie właściwości piasków formierskich 1. Wstęp Piaski kwarcowe (tabl. 3.2), zawierające krzemionkę SiO 2 w ilości większej od 96 %, małą ilość zanieczyszczeń alkalicznych ( 1,0 %), Fe 2 O 3 ( 1,5 %), odznaczające się wysoką temperaturą spiekania (>1350 C), odpowiednią ziarnistością i wskaźnikiem jednorodności > 65 %. Podstawą klasyfikacji piasków formierskich wg PN-85/H jest zawartość lepiszcza i wielkość ziaren osnowy. Tablica 3.2. Klasyfikacja piasków formierskich wg PN-85/H w zależności od zawartości lepiszcza Gatunek piasku Zawartość lepiszcza SiO 2 Zawartość Fe 2 O 3 węglanów Temperatura spiekania Wskaźnik jednorodności min % C % 1K 0,2 98 0,5 0, K 0,5 96 1,0 0, K 1,0 96 1,0 0, K 2,0-1,5 1, K 2,01 8, ,0-60 6K 8,01 15, ,0-60 7K 15,01 35, ,0-50 Lepiszcze piasku formierskiego stanowią wszystkie minerały wiążące i niewiążące po nawilżeniu, posiadające wielkość ziaren mniejszą od 0,02 mm. Zawartość lepiszcza oznacza się grawimetrycznie wg PN-73/H po oddzieleniu go od osnowy ziarnowej. Ziarnistość osnowy określa się wg PN-83/H , przez rozfrakcjonowanie oddzielonej od lepiszcza próbki piasku na znormalizowanym zestawie sit i zważeniu pozostałości na każdym sicie. Ziarnistość osnowy przedstawia się w postaci frakcji głównej, tzn. numerów trzech kolejnych sit, na których zebrała się największa ilość ziarn osnowy. Suma pozostałości ziarn na trzech sąsiednich sitach wyrażona w [%], stanowi wskaźnik jednorodności. Symbol piasku 2K-0,40/0,32/0,20 wg PN-85/H oznacza piasek o zawartości lepiszcza 0,5 %, którego frakcja główna zebrała się na sitach o prześwicie oczek 0,40, 0,32 i 0,20 mm i stanowi ona 75 % masy osnowy. Z innych wskaźników charakteryzujących cechy osnowy piasku formierskiego należy wymienić: średnią wielkość ziaren (D 50 ), liczbę ziarnistości (L), powierzchnię właściwą (S w ), powierzchnię teoretyczną (S t ), wskaźnik kształtu (W k ), oraz teoretyczną liczbę ziaren (Z t ).

2 Analiza zawartości lepiszcza i ziarnistości piasków formierskich Praktycznie lepiszcze usuwa się metodą sedymentacji (osadzania w wodzie). Aby w wyniku osadzania wytrącić cząstki piasku większe od przyjętej granicy 20µm, należy proces prowadzić przez 300s, dla wysokości słupa zawiesiny 125 mm w temp. 16 C 1. Przebieg ćwiczenia, ze względu na ograniczenia czasowe, odbiega od algorytmu zawartego we wspomnianej (wycofanej) normie PN-73/H Wykonanie ćwiczenia Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie metod badania właściwości piasków formierskich. Wyposażenie stanowiska Urządzenia i aparatura Przesiewacz laboratoryjny LM (rys. 1), Rys. 1: Przesiewacz laboratoryjny LM: 1 sprężyny, 2 przyssawki, 3 taśma spinająca, 4 zestaw sit (10szt), 5 zwora elektromagnesu, 6 stół wibrujący, 7 elektromagnes, 8 włącznik czasowy, 1 Dane wynikają z prawo Stokesa. Wyprowadzenie w [1]

3 Aparat do odmulania LAp-3b z lewarem Rys. 2: Aparat do odmulania LAp-3b: 1 głowica z napędem, 2 prostownice (3 szt), 3 mieszadło, 4 naczynie, 5 podstawa 6 zatrzask 7 kolumna waga laboratoryjna elektroniczna WPE 600 o dokładności 0,01g, płyta grzewcza z regulacją temperatury Pomoce Naczynie metalowe φ100 z kreską na wys. 150 mm, wewnątrz Płaskie naczynie wagowe (metalowe) Tryskawka (gruszka gumowa) Materiały piasek formierski wodorotlenek sodu, woda destylowana alkohol etylowy Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie polega na odważeniu próbki piasku, 3-4 krotnym odmuleniu, wysuszeniu, ostudzeniu, zważeniu i wykonaniu oznaczenia składu ziarnowego piasku. Podczas ćwiczenia studenci pod nadzorem pracownika dydaktycznego wykonują wszystkie oznaczenia wskaźników. Oznaczenie zawartości lepiszcza Z wysuszonego piasku formierskiego odważamy 50 g próbkę; Próbkę piasku przenosimy do metalowego naczynia, do którego wprowadzamy 0,08% roztwór NaOH, do wysokości 150 mm

4 Naczynie umieszczamy na podstawie aparatu do odmulania, opuszczamy mieszadło i prowadzimy proses mieszania przez 2 min. Po upływie 5 min od przerwania procesu, przy pomocy lewara hydraulicznego, ściągamy płyn znad osadu, Rys. 3: Lewarowanie cieczy znad piasku. Wodę zasysamy tryskawką. Uzupełniamy naczynie wodą, miksujemy zawiesinę przez 1 min, a po upływie kolejnych 5 min lewarujemy. Proces powtarzamy 2-3 razy, do uzyskania klarowności cieczy nad piaskiem. Do ostatniej operacji używamy wody destylowanej Przenosimy odmulony piasek do naczynia wagowego, przy pomocy strumienia wody destylowanej z tryskawki Zlewamy delikatnie wodę znad piasku i umieszczamy naczynie na płycie grzewczej o temp. 170 C. Po wyschnięciu piasku, studzimy próbkę na metalowej płycie, do 50 C i ważymy. Zawartość lepiszcza, to stosunek różnicy kolejnych pomiarów, odniesiony do wagi poczatkowej (50g), wyrażony w procentach. Oznaczanie ziarnistości piasku Zważoną próbkę piasku wprowadzamy na górne sito (oczyszczonego w C 2 H 5 OH) przesiewacza laboratoryjnego LM. Włączamy wibracje na 15 min Zdejmujemy zestaw sit z przesiewacza i po kolei: a) przenosimy frakcje piasku z sita na mocny ciemny papier, przez wysypanie (lekko uderzając o stół krawędzią odwróconego sita)

5 b) przesypujemy próbkę na szalkę wagi i dokładnie ważymy Wyniki oznaczamy w formie tabelarycznej, za 100% przyjmując sumę odważek Nr sita Wielkość ziarna [mm] denko - masa frakcji [g] udział [%] suma Opracowanie wyników i sprawozdania Na podstawie otrzymanych wyników, klasyfikujemy badany piasek formierski, podając jego oznaczenie zgodnie z PN-85/H Sprawozdanie powinno zawierać: uproszczone schematy aparatury i krótki opis zasady oznaczania właściwości technologicznych mas, wyniki z badań, analizę wyników i porównanie ich z odpowiednimi danymi literaturowymi, 6. Literatura 1. Kowalski J.St.: Oznaczanie lepiszcza. Mat.dydaktyczne, Kraków Kowalski J.St.: Materiały formierskie Analiza sitowa, Kraków Lewandowski L.: Masy formierskie i rdzeniowe. PWN, Warszawa Lewandowski L.: Materiały formierskie. Badania. Cz. II. Wyd. AGH, Kraków 1992, skrypt nr Katalog aparatury kontrolno - pomiarowej dla przemysłu odlewniczego. Wyd. WADAP - Instytut Odlewnictwa Centrozap. 6. Normy związane: PN-85/H-11001, PN-73/H i PN-83/H Autorzy: Gut H., Szala M