badania materiałów formierskich odlewy (5)

14

produkcji odlewów oraz w procedurach spornych między dostawcą a użytkownikiem materiałów formierskich. W przypadku takich badań często określanie własności mas formierskich opiera się na obligatoryjnym stosowaniu piaskowych osnów wzorcowych. Podstawowe znaczenie ma wówczas wzorcowy piasek kwarcowy (PN-H-11004:1988 Odlewnicze materiały formierskie. Piaski formierskie wzorcowe).

Wybrane, podstawowe badania materiałów formierskich

Podstawowymi badaniami mas i materiałów formierskich są badania charakteryzujące osnowę. Badanie osnowy piaskowej obejmuje przede wszystkim analizę sitową charakteryzującą osnowy pod względem wielkości i jednorodności ziaren. Ponadto określa się kształt i powierzchnię właściwą ziaren oraz zawartość lepiszcza w osnowie. Badania własności materiałów wiążących wymagają w zależności od rodzaju spoiwa i mechanizmu wiązania wąsko wyspecjalizowanych urządzeń laboratoryjnych. W praktyce, interesujące technologów własności odnoszą się do gotowych mas. Najlepiej rozwiniętym obszarem badań materiałów wiążących jest badanie własności bentonitów.

Oznaczenie zawartości lepiszcza

Lepiszcze jest naturalnym składnikiem wszystkich piasków. Ta nazwa charakteryzuje składniki o ziarnistości poniżej 20 pm, które często mają własności wiążące, a ich ilość w naturalnych piaskach formierskich sięga 35%. Przy sporządzaniu wielu syntetycznych mas formierskich lepiszcze, jako zanieczyszczenie piasku, jest składnikiem szkodliwym, powodującym m.in. nieuzasadnione, zwiększone zużycie spoiw wskutek zwiększonej sumarycznej powierzchni ziaren osnowy. Dlatego w masach syntetycznych stosuje się piaski płukane o minimalnej zawartości lepiszcza. W masach, w których rolę spoiwa pełnią gliny formierskie, np. bentonit, zawartość lepiszcza w piaskach formierskich nie ma aż tak istotnego znaczenia, a jego zwiększona zawartość jest dopuszczalna przy zachowaniu wymaganej przepuszczalności dla gazów oraz przy zachowaniu wymaganych własności wytrzymałościowych. Oznaczenie zawartości lepiszcza polega na oddzieleniu go od osnowy ziarnowej piasku i obliczeniu procentowej zawartości składnika na podstawie różnicy masy piasku z lepiszczem i osnowy.

Oddzielenie lepiszcza od osnowy opiera się na wykorzystaniu różnicy szybkości opadania cząstek w wodzie zależnie od ich wielkości, przy założeniu jednakowej gęstości cząstek. Teoretyczne podstawy oznaczenia wynikająz prawa Stokesa, który podał wzór (1) na prędkość ruchu kulistej cząstki w lepkim ośrodku:

(O

F

v =-

6 tr-rj-r

gdzie: v - prędkość m/s, F - siła przyłożona do cząstki N, r - promień czą9tki m, t] - lepkość dynamiczna Pa-s.

W przypadku opadania cząstki w cieczy pod działaniem sil ciężkości wartość siły I >. . t równa:

gdzie: pij - odpowiednio gęstość materiału cząstki i cieczy w kg/m³, g - przyspieszam® ziemskie m/s²

Podstawiając do wzoru (1) wartość F ze wzoru (2) oraz d = 2r, uzyskuje się:

_v^^dM-pi)    ₍₃₎

I&7

Po wstawieniu odpowiednich wartości pi = 2,65-10³ kg/m³ - dla kwarcu, skaleni i minerałów ilastych, p2 = 1,00-10³ kg/m³ - dla wody, ą = 0,001 Pa s, g = 9,81 m/s² otrzymuje się:

v = 9-U?-ćP m/s    (4)

W znormalizowanej metodzie oznaczania lepiszcza (wg PN-H-11076:1973 norma wycofana bez zastąpienia) przyjęto wysokość opadania 0,125 m i czas opadania 300 s (rys. 1.3).

Rys. 1.3. Zlewanie cieczy rurką lewarową

Prędkość opadania v wynosi zatem:

(5)

0,125    ... . 1,-4    .

v = —— = 4,17-10    m/s

300