Wydział Budowy Maszyn i Informatyki 5.11.2014

Rok akademicki: 2014/2015

Studia: stacjonarne, inżynierskie

Semestr: 3

Kierunek: Mechanika i budowa maszyn

ODLEWNICTWO- Laboratorium

Przygotowywanie i badanie masy formierskiej.

Wstęp teoretyczny

Masa syntetyczna - Mieszanina piasku kwarcowego, gliny formierskiej (głównie bentonitu) i wody. Niekiedy dodaje się do niej składniki dodatkowe pochodzenia organicznego albo mineralnego. Charakteryzują ją wysokie i równomierne właściwości techniczne.

Bentonit - osadowa skała ilasta, składająca się głównie z montmorylonitu. Jest gównie barwy białej lub żółtej. Wykazuje silne właściwości absorpcyjne. Powstaje w wyniku przeobrażenia szkliwa występującego w popiołach i tufach wulkanicznych.

Przygotowanie kształtek - Kształtki służą do badania wytrzymałości oraz przepuszczalności próbek wilgotnych i wysuszonych. Przygotowanie kształtek polega na wypełnieniu formy masą formierską i trzykrotne ubicie ciężarkiem. Poprawność ubicia masy sprawdza się na wskaźniku ubijaka.

Mieszarka krążnikowa - Maszyna służąca do mieszania składników masy formierskiej, głownie przez rozcieranie i ugniatanie, gorzej przebiega przerzucanie i spulchnianie. Zapewnia wystarczające parametry masy. Składa się z dwóch walców ( krążników) i łopatek mieszających.

Wytrzymałość materiałów formierskich - Jest to wartość graniczna jego odporności na wywierany nacisk zewnętrzny, przy którym następuje trwałe odkształcenie badanej kształtki laboratoryjnej.

Przepuszczalność - Przepuszczalność to zdolność masy formierskiej do odprowadzenia gazów z wnęki formy na zewnątrz. Do jej określenia przyjmuje się w odlewnictwie współczynnik przepuszczalności, nazywany przepuszczalnością masy formierskiej.

Aparat do pomiaru przepuszczalności - składa się z dmuchawy odśrodkowej, korpusu i uchwytu na tulejkę z próbką. Zawiera dwie dysze. Przepuszczalność odczytuje się bezpośrednio z skali aparatu. Aparat określa ciśnienie miedzy dyszą o próbką.

Uniwersalny aparat do badania wytrzymałości - służy do oznaczania właściwości wytrzymałościowych mas formierskich, poprzez szczęki lub uchwyt. Składa się z wagi jednoramiennej o stałym punkcie obrotu, która to wywiera nacisk na badaną próbkę.

Cel ćwiczenia

-Zapoznanie siÄ™ z procesem przygotowania masy formierskiej syntetycznej.

-Poznanie procedury przygotowania kształtek.

-Badanie przepuszczalności kształtek.

-Badanie wytrzymałości kształtek na ściskanie, ścinanie, rozciąganie i zginanie.

Przebieg badań

Przygotowanie masy formierskiej syntetycznej i wykonanie próbek do badania właściwości masy formierskiej.

Przygotowanie masy formierskiej syntetycznej:

Potrzebowaliśmy 3 kg masy syntetycznej, z czego z bentonitu 6%, wody 5% i piasku kwarcowego 89%, czyli odpowiednio 180 g, 150 ml, 2670 g. Masa przygotowywana jest w mieszarce krążnikowej, na początku dodaliśmy materiały suche i połowę zawartości wody. Po pierwszej minucie mieszania wlaliśmy resztę wody. Całkowy czas mieszania wyniósł 8 minut.

Przygotowanie kształtek suszonych:

Dalej przystąpiliśmy do przygotowania kształtek, masę formierską rozcieraliśmy za pomocą sita. Potrzebowaliśmy 9 próbek walcowych, 3 ósemkowe i 4 podłużne. Osobiście zajmowałem się przygotowaniem próbek ósemkowych. Forma była w kształcie ósemki. Do każdej formy dodawaliśmy tyle masy aby zapełniła ona całą dostępną powierzchnię. Następnie montowaliśmy formę w ubijaku i trzykrotnie oddziaływaliśmy ciężarkiem z odpowiedniej wysokości na zawartość formy po czym następowało wybicie kształtki z formy. Kształtkę podłużną wykonywało się analogicznie, natomiast kształtki walcowe były przygotowywane za pomocą Formy w kształcie tulei, ilość masy musiała być precyzyjnie dobrana. Tak przygotowane próbki były odstawiane do pieca Pol-Eko w celu wysuszenia, trwało ono 3-4 godzin w temperaturze 120^oC.

Badanie wytrzymałości masy formierskiej w stanie wilgotnym i suchym oraz badanie przepuszczalności.

Przygotowanie kształtek wilgotnych:

Przygotowanie odbywało się identycznie jak w przypadku próbek suszonych z wyjątkiem, że próbki wilgotne nie odstawia się do pieca w celu wysuszenia. Przygotowaliśmy 5 próbek walcowych i 3 ósemkowe.

Badanie przepuszczalności:

Przed przystÄ…pieniem do badaÅ„ sprawdziliÅ›my szczelność aparatu. Aparat przeprowadza pomiary pod staÅ‚ym ciÅ›nieniem 100 mm H₂O. Jako pierwsze zostaÅ‚y poddane badaniu próbki walcowe wilgotne, znajdujÄ…ce siÄ™ w tulejce. Dysza Φ 1.5 mm.

Numer próbki	Wartość zmierzona [cm^4/G*mm]
1	270
2	280
3	260

Wynik=$\frac{270 + 280 + 260}{3}$=270 [cm⁴/G*mm]

Próbki walcowe suche. Dysza Φ 1.5 mm. Próbki suche umieszcza się w specjalnej tulejce, posiadającą dociskową membranę, zaciskającą się przez dopompywanie powietrza.

Numer próbki	Wartość zmierzona [cm^4/G*mm]
1	550
2	500
3	500

Wynik=$\frac{550 + 500 + 500}{3}$=517 [cm⁴/G*mm]

Wniosek, próbki suche wykazują większa przepuszczalność, a więc przepuszczalność rośnie wraz ze spadkiem wilgotności.

Badanie wytrzymałości:

Badanie wytrzymałości na ściskanie, próbek walcowych wilgotnych, przy skali R_cIII.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	9
2	12
3	10

Wynik=$\frac{9 + 10 + 12}{3}$=10.3 [N/cm²]

Badanie wytrzymałości na ściskanie, próbek walcowych suchych, przy skali R_cIII.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	32
2	29
3	26

Wynik=$\frac{32 + 29 + 26}{3}$=29 [N/cm²]

Wniosek, próbki suche wykazują większą wytrzymałość na ściskanie. Wytrzymałość na ściskanie zmniejsza się wraz ze zmniejszaniem się wilgotności.

Badanie wytrzymałości na ścinanie, próbek walcowych wilgotnych, przy skali R_tII.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	4
2	4

Wynik=$\frac{4 + 4}{2}$=4 [N/cm²]

Badanie wytrzymałości na ścinanie, próbek walcowych suchych, przy skali R_tII.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	11
2	9

Wynik=$\frac{11 + 9}{2}$=10 [N/cm²]

Wniosek, próbki suche wykazują większa wytrzymałość na ścinanie, zmniejszanie wilgotności zwiększa wytrzymałość masy na ścinanie.

Badanie wytrzymałości na zginanie, próbek podłużnych suchych, przy skali R_gV.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	19
2	19
3	20

Wynik=$\frac{19 + 19 + 20}{3}$=19.3[N/cm²]

Badanie wytrzymałości na rozciąganie, próbek ósemkowych suchych, przy skali R_r.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	13
2	13
3	13

Wynik=$\frac{13 + 13 + 13}{3}$=13[N/cm²]

Badanie wytrzymałości na rozciąganie, próbek ósemkowych wilgotnych, przy skali R_r.

Numer próbki	Wartość zmierzona [N/cm^2]
1	5
2	5
3	6

Wynik=$\frac{5 + 5 + 6}{3}$=5.3[N/cm²]

Wnioski

-Próbki suche cechują się większą wytrzymałością na rozciąganie

-Wraz ze spadkiem wilgotności, rośnie wytrzymałość masy na rozciąganie, lecz tylko do pewnego momentu

- Z przeprowadzonych doświadczeń wynika, że masa sucha bardziej nadaje się na masę formierską biorąc pod uwagę przepuszczalność i wytrzymałość