RU212619U1 - Specimen for testing the thermal strength of core or molding sands - Google Patents
Specimen for testing the thermal strength of core or molding sands Download PDFInfo
- Publication number
- RU212619U1 RU212619U1 RU2021136328U RU2021136328U RU212619U1 RU 212619 U1 RU212619 U1 RU 212619U1 RU 2021136328 U RU2021136328 U RU 2021136328U RU 2021136328 U RU2021136328 U RU 2021136328U RU 212619 U1 RU212619 U1 RU 212619U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- core
- testing
- thermal strength
- molding
- Prior art date
Links
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области литейного производства. Образец для проведения испытаний на термопрочность стержневых или формовочных смесей, выполненный в форме параллелепипеда, по оси симметрии образца выполнены две канавки П-образного сечения в форме синусоиды, при этом глубина канавки выполнена в интервале от 2 мм до 5 мм, а ширина канавки выполнена в интервале от 2 мм до 5 мм, а также выполнены два отверстия, предназначенные для размещения, посредством штифтов, П-образных ограничителей. Основной технической проблемой является уменьшение брака стержней и форм при взаимодействии с металлом и соответственно уменьшение брака отливок. Основным техническим результатом является создание условий, обеспечивающих разрушение образца в зоне ослабленного сечения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области литейного производства и предназначено для облегчения проведения испытаний на термопрочность формовочных или стержневых смесей в системе взаимодействия металл – литейная форма.The claimed technical solution relates to the field of foundry production and is intended to facilitate testing for thermal strength of molding or core sands in the metal-mould interaction system.
В настоящее время в литейных цехах используются формовочные и стержневые холодно-твердеющие смеси (далее – ХТС) на основе синтетических смол разных производителей. Из данных смесей изготавливаются формы и стержни, которые при заливке жидким металлом испытывают разрушающее воздействие температуры и давления металла. Было отмечено, что при работе на смолах конкретных поставщиков повышался уровень брака по дефекту «засор». Это связано с тем, что недостаточная термическая прочность может приводить к разрушению стержней и форм при взаимодействии с металлом и к возникновению литейных дефектов в отливках. В свою очередь избыточная термическая прочность может приводить к несвоевременному разупрочнению литейных стержней и форм при кристаллизации отливок, что является причиной дефектности отливок, связанной с затрудненной усадки. Таким образом, разработка способа оценки термопрочности ХТС на базе литейных связующих различных производителей является актуальной технической проблемой. Основной технической проблемой является уменьшение брака стержней и форм при взаимодействии с металлом при получении отливок в литейном производстве и соответственно уменьшение брака отливок.At present, foundries use molding and core cold-hardening mixtures (hereinafter referred to as CTS) based on synthetic resins from different manufacturers. Molds and rods are made from these mixtures, which, when poured with liquid metal, experience the destructive effect of metal temperature and pressure. It was noted that when working on resins from specific suppliers, the level of rejects due to the “blockage” defect increased. This is due to the fact that insufficient thermal strength can lead to the destruction of rods and molds when interacting with metal and to the occurrence of casting defects in castings. In turn, excessive thermal strength can lead to untimely softening of casting cores and molds during the crystallization of castings, which is the cause of defective castings associated with difficult shrinkage. Thus, the development of a method for assessing the thermal strength of CTS based on foundry binders from various manufacturers is an urgent technical problem. The main technical problem is to reduce the rejection of rods and molds when interacting with metal when castings are obtained in the foundry and, accordingly, to reduce the rejection of castings.
Основным техническим результатом является создание условий, обеспечивающих разрушение образца в зоне ослабленного сечения.The main technical result is the creation of conditions that ensure the destruction of the sample in the area of the weakened section.
Кроме того, заявляемой полезной моделью достигается решение дополнительной технической проблемы - расширение арсенала средств определенного назначения, которое решается путем создания технического решения, «Образец для проведения испытаний на термопрочность стержневых или формовочных смесей», альтернативного ранее известному техническому решению по патенту № JP 2002022634. При этом в качестве дополнительного технического результата, связанного с основным техническим результатом, рассматривается реализация полезной моделью указанного назначения, а именно «Образец для проведения испытаний на термопрочность стержневых или формовочных смесей».In addition, the claimed utility model achieves a solution to an additional technical problem - expanding the arsenal of tools for a specific purpose, which is solved by creating a technical solution, "A sample for testing the thermal strength of core or molding sands", an alternative to the previously known technical solution according to patent No. JP 2002022634. In this case, as an additional technical result associated with the main technical result, the utility model implements the specified purpose, namely, "A sample for testing the thermal strength of core or molding sands" is considered.
Из уровня техники известно техническое решение, описанное в изобретении «Метод и оборудование для испытания на тепловой удар», патент № JP 2002022634 (Перевод с японского языка осуществлен в базе данных «Patentscope»). В изобретении описан образец, выполненный в форме прямоугольного параллелепипеда 2. На нагревательный элемент 1 подается питание для быстрого нагрева поверхности прямоугольного параллелепипеда 2, находящейся в контакте с нагревательным элементом. Образец прямоугольного параллелепипеда нагревается нагревательным элементом для создания теплового напряжения в образце прямоугольного параллелепипеда. Когда на нагревательный элемент подается питание и образец прямоугольного параллелепипеда нагревается, нагревательный элемент термически расширяется, и образец прямоугольного параллелепипеда деформируется. Образец прямоугольного параллелепипеда, у которого измеряется величина теплового удара, представляет собой керамику, стекло, пластиковый полимер или тому подобное. Размеры образца прямоугольного параллелепипеда определяются с учетом величины теплопроводности, механической прочности и коэффициента теплового расширения образца. Это может быть прямоугольная плоская пластина. The technical solution described in the invention "Method and equipment for testing for thermal shock", patent No. JP 2002022634 (Translated from Japanese in the database "Patentscope") is known from the prior art. The invention describes a sample in the form of a
Данный образец принят авторами за прототип. Недостатком прототипа является то, что сплошное тело его образца образовано без пористой структуры. В предлагаемой полезной модели образец представляет собой капиллярно-пористое тело, изготовленное из формовочной или стержневой смеси, основными компонентами которых всегда являются кварцевый песок и связующее (ие). При проведении испытаний на тепловой удар внутрипрототипа возникают лишь напряжения, связанные с расширением при нагреве, в результате чего разрушение может произойти в любом месте образца или даже по нескольким его сечениям одновременно, при этом может произойти неконтролируемое падение частей образца после разрушения как в вертикальной плоскости, так и в горизонтальной плоскости.This sample is accepted by the authors as a prototype. The disadvantage of the prototype is that the solid body of his sample is formed without a porous structure. In the proposed utility model, the sample is a capillary-porous body made of molding or core sand, the main components of which are always quartz sand and binder(s). When conducting tests for thermal shock of an intra-prototype, only stresses arise associated with expansion during heating, as a result of which destruction can occur anywhere in the sample or even along several of its sections simultaneously, while uncontrolled fall of parts of the sample after destruction can occur both in a vertical plane, as well as in the horizontal plane.
В предлагаемой полезной модели за счет пористой структуры образца, выполненного в форме параллелепипеда, состоящего из формовочной или стержневой смеси, наличия двух П-образных синусоидальных канавок, с глубиной в диапазоне от 2 мм до 5 мм и шириной в диапазоне от 2 мм до 5 мм, а также наличия двух отверстий (графически показанных, но не обозначенных на рис. 1), предназначенных для размещения П-образных ограничителей посредством штифтов, обеспечивается конструктивно-функциональной единство полезной модели, и достигаются заявленные технические результаты. При нагреве помимо расширения кварцевого песка происходят сложные процессы термодеструкции литейных связующих. В связи с этим применение данного образца позволяет обеспечить контролируемый процесс разрушения по ослабленному сечению в образце, в конкретном месте, заданном технологически.In the proposed utility model, due to the porous structure of the sample, made in the form of a parallelepiped, consisting of a molding or core sand, the presence of two U-shaped sinusoidal grooves, with a depth in the range from 2 mm to 5 mm and a width in the range from 2 mm to 5 mm , as well as the presence of two holes (graphically shown, but not indicated in Fig. 1), designed to accommodate U-shaped limiters by means of pins, the structural and functional unity of the utility model is ensured, and the stated technical results are achieved. When heated, in addition to the expansion of quartz sand, complex processes of thermal destruction of foundry binders occur. In this regard, the use of this sample makes it possible to provide a controlled process of destruction along a weakened section in the sample, in a specific place, specified technologically.
Образец осуществляется следующим образом.The sample is carried out as follows.
Основной компонент стержневых и/или формовочных смесей, из которых формируются формы и стержни - это кварцевый песок. Вспомогательные компоненты стержневых и/или формовочных смесей - связующие добавки, современные органические смолы. Применение тех или иных связующих в смесях влияют на технологические свойства форм и стержней, одно из которых – термостойкость. В настоящее время на крупных машиностроительных предприятиях в серийном производстве отсутствуют способы определения термопрочности стержневых и/или формовочных смесей лабораторным способом. Этот технологический параметр, можно лишь косвенно оценить по уровню брака при проведении производственных испытаний. Использование различных видов связующих известных производителей в серийном производстве может приводить к отличающимся результатам термопрочности получаемых литейных форм и стержней. Но чем ниже термопрочность стержневой или формовочной смеси, тем больше вероятность появления дефектов в отливке, таких как пригар, размыв, засор. При чрезмерно высоких значениях термопрочности будет ухудшаться линейная усадка и удаление стержней из полости отливки. Таким образом, на производстве вопрос сравнительной оценки термопрочности в зависимости от применяемых типов связующих имеет важное значение при отработке и контроле технологии.The main component of core and/or molding sands from which molds and cores are formed is quartz sand. Auxiliary components of core and/or molding sands - binding additives, modern organic resins. The use of certain binders in mixtures affects the technological properties of molds and cores, one of which is heat resistance. At present, there are no methods for determining the thermal strength of core and/or molding sands in a laboratory method at large machine-building enterprises in mass production. This technological parameter can only be indirectly assessed by the level of rejects during production tests. The use of various types of binders from well-known manufacturers in mass production can lead to different results in the thermal strength of the obtained casting molds and cores. But the lower the thermal strength of the core or molding sand, the greater the likelihood of defects in the casting, such as burn, washout, clogging. At excessively high values of thermal strength, linear shrinkage and removal of cores from the casting cavity will deteriorate. Thus, in production, the issue of a comparative assessment of thermal strength, depending on the types of binders used, is important in the development and control of technology.
В настоящее время при принятии решения о приобретении связующих компонентов (смол для ХТС) для литейного производства оценка пригодности производится по параметрам: прочность на разрыв стандартного образца; сравнительная оценка газотворной способности; тест на потери при прокаливании. Однако данных тестов не всегда бывает достаточно, так как физические процессы, происходящие при заливке и кристаллизации отливок, значительно сложнее и требуют учитывать процесс разупрочнения формовочных (песчаных) и стержневых смесей в результате термического воздействия горячего металла. Способность противостоять разрушению при термическом воздействии заданной интенсивности при сохранении прочностных характеристик определяется коэффициентом термопрочности. Этот коэффициент, при условии нахождения в заданном технологическом диапазоне может свидетельствовать о соответствии литейных связующих требованиям технологического процесса и гарантировать приемлемый процент брака, обусловленный действующим уровнем технологии и применяемого оборудования.At present, when deciding on the purchase of binder components (resins for CTS) for foundry production, suitability is assessed according to the following parameters: tensile strength of a standard sample; comparative assessment of gas-forming capacity; loss on ignition test. However, these tests are not always sufficient, since the physical processes that occur during pouring and crystallization of castings are much more complicated and require taking into account the process of softening of molding (sand) and core mixtures as a result of the thermal action of hot metal. The ability to resist destruction under thermal action of a given intensity while maintaining the strength characteristics is determined by the thermal strength coefficient. This coefficient, provided that it is in a given technological range, can indicate the compliance of foundry binders with the requirements of the technological process and guarantee an acceptable percentage of rejects, due to the current level of technology and the equipment used.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется рис. 1. На рис. 1 изображен образец (1) для проведения испытаний на термопрочность. При испытании образец размещают внутри нагревательного устройства таким образом (корпус нагревательного устройства размещают именно по центру образца), чтобы в сечении образца, в том месте, где находятся канавки (2) и (4), был осуществлен прогрев. Для гарантированного формирования зоны разрушения образца в месте ослабленного сечения и разрушения образца при проведении испытания на термопрочность стержневых или формовочных смесей по его оси симметрии (3) осуществляют выполнение на верхней и нижней поверхности образца по его поперечной оси симметрии двух канавок П-образного сечения (2) и (4), в форме синусоиды (синусоидальных канавок), с глубиной в диапазоне от 2 мм до 5 мм и шириной в диапазоне от 2 мм до 5 мм. Канавки необходимы для того, чтобы трещины (5) образовывались в сечении по оси симметрии (3). Опытным путем доказано, что трещины будут образовываться в месте наименьшей площади сечения по оси симметрии, по которой осуществляют выполнение двух канавок. Опытным путем было определено, если сечение канавки будет V-образным или U–образным, то может происходить преждевременное разрушение стандартных образцов, так как при других видах сечений в материале смеси образуются при нагреве более высокие напряжения, по сравнению П-образным сечением за равный промежуток времени нагрева. Если меньше 2 мм будет глубина и ширина канавок, то сложнее будет сформировать поверхности канавки в смеси, и она будет иметь меньше влияния, как концентратор напряжений. Если больше 5 мм будет глубина и ширина канавок, то будет значительно уменьшена площадь сечения в месте разрушения, что также повлияет на точность результата в худшую сторону. Опытным путем установлено, что форма канавки должна быть синусоида, что позволяет увеличить длину концентратора по сравнению с формой канавки в виде прямой линии, и увеличить напряжения, возникающие при нагреве и нагружении образца, что увеличивает точность и повторяемость результатов измерений при проведении испытания на термопрочность стержневых или формовочных смесей.The essence of the proposed utility model is illustrated in Fig. 1. In fig. 1 shows a sample (1) for testing thermal strength. When testing, the sample is placed inside the heating device in such a way (the body of the heating device is placed exactly in the center of the sample) that heating is carried out in the section of the sample, in the place where the grooves (2) and (4) are located. To ensure the formation of a destruction zone of the sample in the place of the weakened section and destruction of the sample during the test for thermal strength of core or molding sands along its symmetry axis (3), two U-shaped grooves (2 ) and (4), in the form of a sinusoid (sinusoidal grooves), with a depth ranging from 2 mm to 5 mm and a width ranging from 2 mm to 5 mm. Grooves are necessary so that cracks (5) form in the section along the symmetry axis (3). It has been experimentally proven that cracks will form at the site of the smallest cross-sectional area along the axis of symmetry, along which two grooves are made. It was experimentally determined that if the groove section is V-shaped or U-shaped, then premature destruction of standard samples may occur, since with other types of sections, higher stresses are formed in the material of the mixture when heated, compared to a U-shaped section for an equal interval heating time. If the depth and width of the grooves are less than 2 mm, then it will be more difficult to form the groove surfaces in the mixture, and it will have less influence as a stress concentrator. If the depth and width of the grooves are more than 5 mm, then the cross-sectional area at the point of destruction will be significantly reduced, which will also affect the accuracy of the result for the worse. It has been experimentally established that the shape of the groove should be a sinusoid, which allows to increase the length of the concentrator compared to the shape of the groove in the form of a straight line, and to increase the stresses that occur during heating and loading of the sample, which increases the accuracy and repeatability of the measurement results when testing the thermal strength of rods. or molding compounds.
Образец (1) может быть различных размеров, но в частном варианте исполнения размеры выполняют по ГОСТ 23409.7-78. Образец, согласно ГОСТ 23409.7-78, должен быть следующих размеров: ширина образца 25 мм, высота образца 25 мм, а длина образца 200 мм. Образец выполнен из формовочной или стержневой смесей (в состав которых включено связующее), термопрочность которых исследуется в процессе осуществления способа определения термопрочности стержневых и формовочных смесей. Образец выполняют в форме параллелепипеда, в частом варианте со скругленными концами. Форма параллелепипеда предусматривает возможность выполнения размеров образца таким образом, что длина превышает размеры высоты и ширины образца. Опытным путем установлено, что в образцах, выполненных другой формы, технологически сложно осуществить изготовление синусоидальных П-образных канавок и в результате чего невозможно обеспечить контролируемый процесс разрушения по ослабленному сечению в конкретном месте, заданном технологически. На двух скругленных концах два боковых ограничителя (7) П-образной формы могут быть размещены посредством штифтов (6), жестко зафиксированных в боковых ограничителях и соединенных с образцом скользящей посадкой.Sample (1) can be of various sizes, but in a particular version, the dimensions are performed in accordance with GOST 23409.7-78. The sample, according to GOST 23409.7-78, must have the following dimensions: sample width 25 mm, sample height 25 mm, and sample length 200 mm. The sample is made of molding or core sands (which include a binder), the thermal strength of which is investigated in the process of implementing the method for determining the thermal strength of core and molding sands. The sample is made in the form of a parallelepiped, often with rounded ends. The shape of the parallelepiped provides for the possibility of making the dimensions of the sample in such a way that the length exceeds the dimensions of the height and width of the sample. It has been empirically established that in samples made of a different shape, it is technologically difficult to manufacture sinusoidal U-shaped grooves and, as a result, it is impossible to provide a controlled fracture process along a weakened section in a specific place specified technologically. On the two rounded ends, two U-shaped side stops (7) can be placed by means of pins (6) rigidly fixed in the side stops and connected to the sample with a sliding fit.
Указанный образец используется в литейном цехе предприятия Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» и подтвердил свою технико-экономическую эффективность. The specified sample is used in the foundry of the enterprise Joint Stock Company "Scientific and Production Corporation "Uralvagonzavod" named after F.E. Dzerzhinsky" and confirmed its technical and economic efficiency.
Источники информации:Sources of information:
1. Патент № JP 2002022634 «Метод и оборудование для испытания на тепловой удар».1. Patent No. JP 2002022634 "Method and Equipment for Thermal Shock Test".
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU212619U1 true RU212619U1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1747233A1 (en) * | 1990-05-22 | 1992-07-15 | Научно-производственное объединение по технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения | Method of preparing specimens of chemically cured mixture cores |
| RU2274846C2 (en) * | 2004-03-30 | 2006-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Sample for bending research made of magnetizable material and device for manufacturing such a sample |
| JP4454450B2 (en) * | 2004-09-17 | 2010-04-21 | セントラル硝子株式会社 | Thermal shock test method |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1747233A1 (en) * | 1990-05-22 | 1992-07-15 | Научно-производственное объединение по технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения | Method of preparing specimens of chemically cured mixture cores |
| RU2274846C2 (en) * | 2004-03-30 | 2006-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Sample for bending research made of magnetizable material and device for manufacturing such a sample |
| JP4454450B2 (en) * | 2004-09-17 | 2010-04-21 | セントラル硝子株式会社 | Thermal shock test method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 23409.7-78, 01.01.1980. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5419549B2 (en) | Manufacturing method of salt core for casting | |
| RU2202437C2 (en) | Molding sand for making casting molds and cores | |
| CN107382342B (en) | High-temperature-resistant material and preparation method and application thereof | |
| CN104999032A (en) | Casting and method for evaluating hot crack tendency of high temperature alloy investment casting process | |
| Everhart et al. | Corner strength of investment casting shells | |
| Martinez et al. | Towards functionally graded sand molds for metal casting: engineering thermo-mechanical properties using 3D sand printing | |
| RU212619U1 (en) | Specimen for testing the thermal strength of core or molding sands | |
| US9862022B2 (en) | Casting method using lost foam | |
| Wan et al. | Research on testing method of resin sand high temperature compressive strength | |
| CN107607573B (en) | Novel method for predicting hot cracking tendency of alloy | |
| RU2786793C1 (en) | Method for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands and a complex for its implementation | |
| Ramrattan et al. | Qualification of chemically bonded sand systems using a casting trial for quantifying interfacial defects | |
| Grabarczyk et al. | The influence of moulding sand type on mechanical and thermal deformation | |
| Hasbrouck et al. | A comparative study of dimensional tolerancing capabilities and microstructure formation between binder jet additively manufactured sand molds and olivine green sand molds for metalcasting of A356. 0 | |
| Bobrowski et al. | Thermal Deformation of Moulding and Core Sands with an Inorganic Binder Containing a Relaxation Additive | |
| Conev et al. | Decoring behaviour of chosen moulding materials with alkali silicate based inorganic binders | |
| Dong et al. | Shell mold cracking and its prediction during casting of AC4C aluminum alloy | |
| JP6619309B2 (en) | Mold making method | |
| US10766063B2 (en) | Evaporative pattern casting method | |
| Puzio et al. | The influence of inorganic binder type on properties of self-hardening moulding sands intended for the ablation casting process | |
| Kim | Factors Influencing Characteristics of Sand Core for Water Jacket in Automotive Cylinder Blocks Casting | |
| Wang | Thermal physical and mechanical properties of raw sands and sand cores for aluminum casting | |
| RU197083U1 (en) | Test for control of crack resistance and fluidity of metal | |
| RU210051U1 (en) | Casting shape | |
| Mahesh et al. | Simulation of sand casting to predict porosity for Ductile Iron |