Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 67

Рис.3.9. Схема механических испытаний образцов в

сухом (а) и во влажном (б) состояниях: I — при сжатии; II — при срезе; III — при изгибе;

IV — при разрыве

Твердость сырых форм или образцов определяют твердоме­ром с шариковым наконечником. Твердомер прижимают к по­верхности образца или формы до тех пор, пока ее не коснется вся опорная плоскость прибора. Твердость сухого образца, формы или
стержня характеризуется сопротивлением при погружении ноже­вого наконечника. Твердомер устанавливают опорной плоскостью на испытываемую поверхность и равномерно перемещают вдоль образца (на расстояние не менее 75 мм), плотно прижимая опор­ную плоскость прибора к поверхности. Величина твердости соот­ветствует показанию шкалы прибора.

Прочность при сжатии при высоких температурах регла­ментируется ГОСТ 23409.8-78. При заливке металла стенки фор­мы и стержни подвергаются интенсивному прогреву. При нагреве в смесях протекают различные процессы; одни из них способст­вуют увеличению прочности, другие — ее снижению. К первым относятся испарение растворителя, некоторые химические про­цессы, ко вторым — процессы выгорания связующего, расплав­ления отдельных компонентов смеси. Характер изменения проч­ности смеси в нагретом состоянии различен для разных смесей. Воздействие высоких температур сказывается прежде всего на по­верхностных слоях формы; именно эти слои в период заливки ис­пытывают наибольшие силовые воздействия. Смеси, обладающие повышенной прочностью при высоких температурах, обеспечивают сохранение конфигурации и размеров формы при заливке и во время затвердевания отливки. Повышенная прочность смесей по­зволяет предотвратить брак по пригару, песчаным раковинам и обвалам. Однако высокая сопротивляемость форм и стержней в период усадки отливки может привести к образованию в них горя­чих трещин. Метод определения предела прочности при сжатии при высоких температурах основан на определении сопротивления сжатию нагретого образца при приложении к нему нагрузки.

Термические деформации и напряжения в смесях вызыва­ются линейными и объемными изменениями в них при заливке форм жидким металлом. Величина термических деформаций в форме зависит от теплового расширения формовочных материалов, усадки смеси вследствие ее спекания и испарения влаги, выгора­ния органических добавок и расплавления связующих, модифика- ционных и минералогических превращений. В результате перечис­ленных процессов может нарушиться сплошность поверхности формы, что вызовет образование дефектов отливки (ужимины, ра­ковины) и повысит вероятность образования в ней трещин.

Огнеупорность — свойство материала противостоять, не расплавляясь, действию высоких температур. При высокой огне­упорности формовочных смесей снижается вероятность образова­ния пригара на отливках.

Спекаемость смесей определяется температурой начала спе­кания нагреваемого формовочного материала и характеризует его противопригарные свойства. Для кварцевых песков температура спекания не превышает 1400-1450°С.

Теплофизические свойства формовочных смесей зависят от природы и крупности зерновой основы, состава смеси и степени ее уплотнения. К теплофизическим свойствам формовочных и стерж­невых смесей относятся теплоемкость, теплопроводность, теплоак- кумулирующая способность и температуропроводность [10]. Эти свойства активно влияют на процессы формирования структуры от­ливки при ее охлаждении и зависят от природы и крупности огне­упорного наполнителя, состава смеси и степени ее уплотнения.