wiczenie: PRZYGOTOWANIE I BADANIE PODSTAWOWYCH
WŁA CIWO CI MASY FORMIERSKIEJ
1. Cel wiczenia: Zapoznanie z metodami badania podstawowych wła ciwo ci
mas formierskich
2. Przebieg wiczenia
Studenci przyst puj cy do wykonania wiczenia winni posiada co najmniej
dostateczn znajomo podstawowych poj , terminów i zale no ci zwi zanych z tematyk
wiczenia (piaski formierskie, kwarcowe piaski formierskie, gliny formierskie, spoiwa,
dodatki do mas formierskich, pokrycia na formy i rdzenie, sporz dzanie mas formierskich i
rdzeniowych oraz ich wła ciwo ci). Ponadto powinni zna warunki bada i wymagan
aparatur . Podczas wiczenia zobowi zani s do wykonania minimum jednej masy
formierskiej, przebadania jej wła ciwo ci i zapisania wyników pomiarów. wiczenia ko czy
sprawozdanie zawieraj ce opis, wyniki bada z odpowiednim komentarzem i wnioski
ko cowe.
3. Uwagi dotycz ce BHP
Przed wykonaniem wiczenia studenci zapoznaj si z aparatur do badania
wła ciwo ci mas formierskich. Wł czanie poszczególnych urz dze mo e odbywa si tylko
za zgod prowadz cego zaj cia.
4. Badania wła ciwo ci mas formierskich
a) przygotowanie masy formierskiej
Skład masy podaje prowadz cy wiczenie. Odwa one porcje sypkich składników masy
umieszcza si w mieszarce i miesza przez okres 2 minut. Po upływie tego czasu dodaje si
do mieszaniny zało on ilo wody i miesza si w dalszym ci gu przez okres 4 minut. Po
zako czeniu mieszania, nie wył czaj c mieszarki, otwiera si okienko spustowe a mas
odbiera od pojemnika. Mas nale y przesia przez sito formierskie i ponownie umie ci w
pojemniku zamkni tym pokryw . Z pojemnika pobiera si sukcesywnie mas w ilo ciach
koniecznych do wykonania próbek
b) oznaczanie zawarto ci wilgoci
Pod poj ciem wilgotno ci rozumie si wod , która paruje i ulatnia si w temperaturze 100
- 110oC. Zawarto wilgoci w masie formierskiej okre la si zwykle metod
grawimetryczn a sposób oznaczenia okre la norma bran owa BN-75/4024-05.
Okre lenie zawarto ci wody metod grawimetryczn przeprowadza si za pomoc suszarki
laboratoryjnej lub trójstanowiskowej suszarki promiennikowej oraz wagi analitycznej.
Pojedy czy pomiar wykonuje si nast puj co. Nawa k masy 50 ± 0,01 g (dla mas o
g sto ci poni ej 2650 kg/m3) lub 100 ± 0,01 g (dla masy o g sto ci powy ej 2650 kg/m3
umieszcza si w suszarce i wytrzymuje w temperaturze 105 - 110oC a do czasu gdy
masa próbki przestanie ulega zmianie. Po wysuszeniu, naczy ka z próbk ustawia si do
eksykatora i przetrzymuje w nim do czasu ostygni cia próbki do temperatury otoczenia.
Nast pnie próbk wa y si z dokładno ci do 0,01 g i oblicza zawarto wody wg wzoru:
a − b
W =
⋅ 100
[100%]
a
a - masa próbki przed suszeniem [g],
b - masa próbki wysuszonej [g]
Stosuj c suszark laboratoryjn - nale y wykona dwa, a stosuj c suszark promiennikow
trójstanowiskow - trzy oznaczenia. Dopuszczalna ró nica mi dzy wynikami nie powinna
przekracza 0,1% (dla oznacze w suszarce laboratoryjnej) i 0,2% (dla oznacze w
suszarce promiennikowej). Za wyniki badania nale y przyj redni arytmetyczn
uzyskanych oznacze .
Zawarto wilgotno ci w masie mo na oceni równie metod chemiczn przy
wykorzystaniu aparatu do bada ruchowych typu LW. Oznaczenie polega na odwa eniu
ok. 6 g badanej masy przy pomocy jednoszalkowej wagi stanowi cej wyposa enie aparatu.
Nawa k masy wsypuje si do czystego pojemnika aparatu, a do komory ci nieniowej
wsypuje si miark zmielonego karbidu. Utrzymuj c aparat w poło eniu poziomym aby
nie nast piło zetkni cie si wilgotnej masy z karbidem, przykr ca si rub dociskow
pojemnik z mas do komory, ustawia si cało w pozycji pionowej (manometrem do
góry) i wstrz sa aparatem do czasu ustalenia si poło enia wskazówki manometru. W
komorze aparatu nast puje reakcja karbidu z wod :
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca/OH /2
która trwa do momentu wyczerpania si jednego z reagentów. Konieczny nadmiar karbidu
powoduje, i o zako czeniu reakcji decyduje zawarto wody w masie. Ci nienie
wytworzonego acetylenu jest miar wilgotno ci badanej masy. Rzeczywist zawarto w
próbce, ustala si przez skorygowanie odczytu z manometru wg zakresu cechowania w
metryce LW. Dla dwóch równoległych oznacze ró nica mi dzy wynikami nie powinna
przekracza 0,5%. Za wynik ko cowy nale y przyj redni arytmetyczn warto z obu
oznacze . Opisana metoda chemiczna słu y do szacunkowych bada kontrolnych w
warunkach bie cej produkcji.
c) pomiar przepuszczalno ci masy
Do wykonania pomiaru konieczny jest ubijak laboratoryjny z kompletem tulejek oraz
aparat LPiR do oznaczania przepuszczalno ci. Mas w ilo ci umo liwiaj cej wykonanie
standardowej próbki walcowej wsypuje si lu no, przy pomocy lejka do foremki walcowej
(tulejki) umieszczonej na podstawce. Foremk z mas umieszcza si na podstawie ubijaka
i opuszcza powoli okr gł stopk dociskow a do oparcia si jej na masie. Nast pnie
zag szcza si próbk przez trzykrotne (standardowe), bezpo rednio po sobie nast puj ce
opuszczenie ci arka ubijaka z okre lonej wymiarami krzywki wysoko ci. Wysoko
uzyskanej w ten sposób próbki, sprawdza si za pomoc kresek tolerancyjnych
umieszczonych na stałej i ruchomej cz ciach ubijaka. Tolerancja wysoko ci próbki
wynosi ± 1 mm. Próbki o wysoko ci mniejszej lub wi kszej - odrzuca si . Foremk z
zag szczon próbk zdejmuje si z ubijaka nie ruszaj c próbki w foremce. Przed
pomiarem przepuszczalno ci, nale y sprawdzi aparat LPiR. W tym celu, głowic aparatu
nale y przestawi w poło enie kontrolne (oznaczone kresk ), na głowic zało y kołpak i
uszczelni go przez obrót d wigni. Nast pnie, wł czaj c aparat sprawdza si i ewentualnie
reguluje ci nienie do warto ci 980 Pa (100 mm Hg).
Przyst puj c do pomiaru przepuszczalno ci próbki masy, nale y przestawi głowic w
poło enie robocze, oznaczone kropkami : du - dysza o rednicy 1,5 mm, lub mał -
dysza o rednicy 0,5 mm i zamocowa na głowicy foremk walcow z próbk badanej
masy. Po wł czeniu aparatu i zatrzymaniu si wskazówki na skali aparatu (zale nej od
stosowanej dyszy), dokona nale y odczytu a wyniki zapisa . Za wynik ko cowy pomiaru
przepuszczalno ci masy, nale y przyj redni arytmetyczn warto trzech pomiarów z
zastrze eniem, e ró nica mi dzy skrajnymi warto ciami poszczególnych oznacze nie
przekracza 10 % warto ci wyniku redniego.
Badanie przepuszczalno ci masy opisanej wy ej, jest badaniem nieniszcz cym, a próbk
po wyj ciu z foremki mo na wykorzysta do innych bada np. wytrzymało ciowych.
Badanie przepuszczalno ci próbek suszonych odbywa si tak samo, ale przy u yciu innej
tulejki (z przepon ) umo liwiaj cej zamocowanie próbki.
d) pomiary wytrzymało ci masy
Badania wła ciwo ci wytrzymało ciowych mas przeprowadza si na standardowych
próbkach przy pomocy wielostanowiskowego aparatu uniwersalnego LRu-1. W zale no ci
od badanych parametrów wytrzymało ciowych masy, stosuje si nast puj ce próbki:
- walcowe - do oznaczania wytrzymało ci mas na ciskanie, cinanie (w stanie wilgotnym
lub wysuszonym - R w
w
s
s
c , Rt , Rc , Rt ) i na rozrywanie w stanie
wilgotnym R w ‘
r
- ósemkowe - do oznaczania wytrzymało ci na rozrywanie w stanie wysuszonym R sr (lub
utwardzonym - R ur),
- podłu nym - do oznaczania wytrzymało ci na zginanie w stanie wilgotnym R w
g
i wysuszonym (lub utwardzonym) R s
u
g (Rg ).
Indeksy dolne przy oznaczeniach okre laj badany parametr, górne - stany badanej masy.
Próbki masy zag szcza si za pomoc ubijaka laboratoryjnego w foremkach stanowi cych
standardowe wyposa enie ubijaka. Sposób wykonania próbki walcowej opisany został w
skrypcie. Zag szczon w foremce próbk usuwa si z niej za pomoc wypychacza.
Wykonanie próbek ósemkowych i podłu nych jest łatwiejsze, gdy mas zag szcza si z
pewnym nadmiarem - usuwanym po zag szczeniu próbki. Wła ciwo ci mas wilgotnych
bada si bezpo rednio po wykonaniu próbek. Wła ciwo ci mas w stanie wysuszonym bada
si po wysuszeniu i ostygni ciu próbek.
Aparat LRu-1 posiada stanowiska do poszczególnych bada , uzbrojone w odpowiednie
szcz ki, uchwyty lub podpory, a tak e ruchom skal , której ustawienie zale y od
badanego parametru masy oraz stosowanego obci enia. Przed wykonaniem
jakiegokolwiek oznaczenia, nale y zapozna si z dokumentacj ruchow aparatu i na jej
podstawie wybra wła ciwe stanowiska pomiarowe oraz ustawienie skali.
Badania wytrzymało ciowe próbek masy, s badaniami niszcz cymi. Czynno ci zwi zane
z wykonaniem ka dego pomiaru s nast puj ce. Wła ciwie wykonan próbk mocuje si
w uchwytach aparatu, po uruchomieniu, którego, próbka poddawana jest rosn cemu
płynnie obci eniu. Ruchoma wskazówka aparatu informuje o zmieniaj cym si
obci eniu. W momencie gdy warto obci enia przekroczy wytrzymało próbki - ulega
ona zniszczeniu a wskazówka na skali zatrzymuje si . Obci nik wywieraj cy sił na
próbk , cofa si do pozycji wyj ciowej. Wynik wskazany przez ruchom wskazówk
nale y zapisa a nast pnie spowodowa powrót wskazówki do punktu zerowego skali. Po
usuni ciu zniszczonej próbki, mo na przyst pi do kolejnego oznaczania, stosuj c now
próbk .
5. Sprawozdanie z wykonanego wiczenia
Warunkiem zaliczenia wiczenia jest wykonanie sprawozdania i przyj cie go przez
prowadz cego. Sprawozdanie winno zawiera :
− skład przygotowanej i badanej masy,
− opis przebiegu czynno ci i bada wykonanych w trakcie wiczenia,
− tabelk z wynikami poszczególnych pomiarów i u rednionymi wynikami bada ,
− komentarz lub wnioski
6. Literatura
1. Sakwa W., Wachelko T.: Materiały na formy i rdzenie, Wyd. l sk, Katowice 1981
2. Lewandowski L.: Materiały formierskie, PWN Warszawa 1971