RU2786793C1

RU2786793C1 - Method for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands and a complex for its implementation

Info

Publication number: RU2786793C1
Application number: RU2021136332A
Authority: RU
Inventors: Хакимжан Хамазанович Байков; Сергей Витальевич Мартыненко; Сергей Григорьевич Пономарев; Татьяна Александровна Попова; Екатерина Михайловна Бочарникова; Марина Сергеевна Краснова
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная корпорация " Уралвагонзавод" имени Ф.Э. Дзержинского"
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-12-26

Abstract

FIELD: foundry engineering.

SUBSTANCE: inventions relate to the field of foundry engineering and are intended to facilitate comparison tests for the thermal strength of molding or core sands in the metal-mold interaction system. The complex contains a heating device having a housing with a thermal sensor and a heating element installed in it, a programmable device that controls the heating device, a sample placed on two supports inside the housing of the heating device, while the housing of the heating device is located in the center of the sample, and a sensor that records the time of destruction and the temperature of destruction and transmits data to the programmable device. The heating device, the sensor and the programmable device are connected to the power source by means of an electrical connection, and the complex is additionally equipped with a weight designed for loading the sample. On the upper and lower surface of the sample along its transverse axis of symmetry, two U-shaped grooves are made in the form of a sine wave, with a depth ranging from 2 mm to 5 mm and a width ranging from 2 mm to 5 mm. The essence of the method: the sample is placed on two supports in a complex to determine the thermal strength of core and molding sands, the sample is heated in an automatic cycle to a temperature that should be at least 300°C, the time of destruction and the temperature of destruction are fixed, the thermal strength index is determined by the formula, the introduction of statistically determined thermal strength indicators of molding or core sands and their component composition specified technologically, comparison of the heat resistance index calculated according to the formula with the heat resistance indicators set technologically and entered into the programmable device, correction of the component composition of the molding or core sands of which the sample consists.

EFFECT: determination of the thermal strength index with a high degree of accuracy and the possibility of implementing adjustments to the component composition of molding (core) sands.

19 cl, 2 dwg

Description

Заявляемые технические решения относятся к области литейного производства и предназначены для облегчения проведения сравнительных испытаний на термопрочность формовочных или стержневых смесей в системе взаимодействия металл - литейная форма. The claimed technical solutions relate to the field of foundry production and are intended to facilitate comparative tests on the 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 усадкой. 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 in the production of castings in the foundry and, accordingly, to reduce the rejection of castings.

Основным техническим результатом является определение с высокой степенью точности показателя термопрочности и возможность реализации корректировки компонентного состава формовочных (стержневых) смесей.The main technical result is the determination of the thermal strength index with a high degree of accuracy and the possibility of correcting the component composition of molding (core) mixtures.

Кроме того, заявляемым изобретением достигается решение дополнительной технической проблемы - расширение арсенала средств определенного назначения, которое решается путем создания технических решений, «Способ определения и оценки термопрочности стержневых или формовочных смесей и комплекс для его осуществления», альтернативных ранее известным техническим решениям по патентам № CN 105571973 и № JP 2002022634. При этом в качестве дополнительного технического результата, связанного с основным техническим результатом, рассматривается реализация изобретением указанного назначения, а именно «Способ определения и оценки термопрочности стержневых или формовочных смесей и комплекс для его осуществления».In addition, the claimed invention achieves a solution to an additional technical problem - expanding the arsenal of tools for a specific purpose, which is solved by creating technical solutions, "A method for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands and a complex for its implementation", alternative to previously known technical solutions for patents No. CN 105571973 and No. JP 2002022634. At the same time, as an additional technical result associated with the main technical result, the implementation of the specified purpose by the invention is considered, namely, "A method for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands and a complex for its implementation."

Из уровня техники известно изобретение «Экспериментальное устройство тепловой усталости и экспериментальный способ для нагрузки на постоянную нагрузку», патент № CN 105571973 (Перевод с китайского языка осуществлен в базах данных: «Espacenet» и «Patentscope»). Целью настоящего изобретения является создание способа испытания при постоянной нагрузке под напряжением, который может соответствовать испытаниям на характеристики термической усталости применяемых материалов в особых условиях. Для реализации способа используется экспериментальное устройство термической усталости для нагружения постоянным напряжением. Устройство включает в себя часть нагружения балки, часть индукционного нагрева, блок охлаждения образца и блок измерения деформации, соответствующий образцу. Оно также включает систему регистрации данных, подключенную к измерению деформации. Вес используется для увеличения или уменьшения нагрузки образца, температура нагрева образца регулируется изменением мощности части индукционного нагрева, образец охлаждается устройством охлаждения образца, и используется экстензометр устройства измерения деформации для измерения термической деформации в пределах измерительной длины поверхности образца. Экспериментальные данные устройства измерения деформации регистрируются через систему регистрации данных для научных исследований. Нагрузочная часть балки включает в себя: балку, груз, испытательный стенд, устройство для соединения карданного шарнира и точку опоры. Конкретная конструкция выглядит следующим образом: балка устанавливается на опоре, один конец балки устанавливается с грузом, и на другом конце балки устанавливается соединительное устройство карданного шарнира. Образец установлен между соединительным устройством шарнира и соединительной деталью на испытательном стенде ниже.The prior art invention "Experimental Thermal Fatigue Device and Experimental Method for Constant Load Load", Patent No. CN 105571973 (Translated from Chinese in databases: "Espacenet" and "Patentscope"). The aim of the present invention is to provide a test method under constant load under tension, which can correspond to tests on the thermal fatigue performance of applied materials under special conditions. To implement the method, an experimental thermal fatigue device for loading with constant stress is used. The device includes a beam loading part, an induction heating part, a sample cooling unit, and a strain measurement unit corresponding to the sample. It also includes a data logging system connected to the strain measurement. The weight is used to increase or decrease the load of the sample, the heating temperature of the sample is controlled by changing the power of the induction heating part, the sample is cooled by the sample cooling device, and the extensometer of the strain measurement device is used to measure thermal deformation within the measuring length of the sample surface. The experimental data of the strain measurement device is recorded through the data logging system for scientific research. The loading part of the beam includes: the beam, the load, the test stand, the device for connecting the universal joint and the fulcrum. The specific design is as follows: the beam is mounted on a support, one end of the beam is installed with a load, and a gimbal joint is installed at the other end of the beam. The sample is installed between the hinge connector and the connector on the test stand below.

В устройстве для проведения экспериментов по термической усталости при постоянной нагрузке на индукционный нагрев элемент индукционного нагрева включает в себя: контроллер, регулятор температуры, термопару, источник питания для индукционного нагрева и охлаждающую водяную часть для индукционного нагрева, источник питания, систему температурного нагрева. Система температурного нагрева также включает в себя охлаждающую водяную часть для индукционного нагрева, реле протока для защиты охлаждающей воды для индукционного нагрева и термопару. В устройстве имеется охлаждающая вода источника питания для индукционного нагрева, которая защищает реле протока. Один конец термопары приваривается к образцу, а другой конец термопары подключается к контроллеру температуры. Контроллер температуры отображает температуру и преобразует сигнал термопары в сигнал и отправляет его в контролер. Контроллер записывает данные; наблюдая за температурой, выходная мощность источника питания индукционного нагрева регулируется для контроля температуры образца. В устройстве для проведения экспериментов по термической усталости при постоянной нагрузке, в блоке охлаждающей воды источника питания индукционного нагрева используется холодильная установка мощностью 3 КВт отечественного производства, а реле протока защиты охлаждающей воды источника питания индукционного нагрева выбирает переключатель постоянного тока 0 ~ 70 В для управления реле 24 В. Реле протока защиты охлаждающей воды источника тепла подключено к выходу воды источника питания индукционного нагрева. В устройстве для проведения экспериментов по термической усталости при постоянной нагрузке напряжением блок охлаждения образца состоит из клапана делителя давления, фильтра деионизированной воды, сопла, соленоидного клапана и блока управления. Водопроводная вода поступает в сопло через фильтр деионизированной воды, и форсунка распыляет воду на образец для охлаждения; продолжительность времени проводимости электромагнитного клапана используется для управления температурой охлаждения, а продолжительность времени закрытия электромагнитного клапана и мощность индукционного нагрева используются для управления максимальной температурой нагрева. Чем больше время распыления, тем ниже температура образца. Чем больше время отключения, тем выше температура образца. В устройстве для проведения экспериментов по термической усталости при постоянной нагрузке напряжением блок измерения деформации состоит из экстензометра, формирователя сигналов, контроллера и системы регистрации данных. Под действием контроллера сигнал деформации, собранный экстензометром, проходит через Устройство преобразования сигнала, который преобразует сигнал деформации в цифровой сигнал, а затем поступает в систему регистрации данных. В устройстве для проведения экспериментов по термической усталости при постоянной нагрузке в системе регистрации данных используется контроллер для реализации ввода и вывода аналоговых и цифровых сигналов; программное обеспечение системы используется для программирования сбора данных, и регистрируются температурные параметры. Установленному аналоговому входному сигналу контроллера, 0 ~ 10 В, соответствует температура 0 ~ 1200°C, скорость выборки составляет 5 точек в секунду. Способ испытания устройства на термическую усталость при постоянной нагрузке напряжения, конкретные этапы заключаются в следующем. Подсоединяют образец термической усталости термопары точечной сваркой к нижнему концу балки, устанавливают нагревательную спираль и сопло, подключают тензодатчик для измерения деформации, загружают соответствующий вес груза, устанавливают экспериментальную температуру, устанавливают время распыления и параметры давления распыления, и начинают экспериментальные испытания, записывают данные, завершают эксперимент и сформировывают экспериментальные данные и отчеты по результатам экспериментов. Способ, реализуемый данным устройством, принят авторами за прототип. Недостатком прототипа является невысокая точность измерения термопрочности и невозможность реализации корректировки компонентного состава формовочных (стержневых) смесей в программируемом устройстве.In the device for conducting experiments on thermal fatigue under a constant load on induction heating, the induction heating element includes: a controller, a temperature controller, a thermocouple, an induction heating power supply and an induction heating cooling water part, a power supply, a temperature heating system. The temperature heating system also includes a cooling water part for induction heating, a flow switch to protect the cooling water for induction heating, and a thermocouple. The unit contains cooling water from the induction heating power supply, which protects the flow switch. One end of the thermocouple is welded to the sample and the other end of the thermocouple is connected to the temperature controller. The temperature controller displays the temperature and converts the thermocouple signal into a signal and sends it to the controller. The controller writes data; By monitoring the temperature, the output power of the induction heating power supply is adjusted to control the temperature of the sample. In the constant load thermal fatigue experiment device, the cooling water unit of the induction heating power supply uses a domestic-made 3KW refrigeration unit, and the cooling water protection flow relay of the induction heating power supply selects the DC 0 ~ 70V switch to control the relay 24 V. The heat source cooling water protection flow switch is connected to the water outlet of the induction heating power source. In the device for conducting experiments on thermal fatigue under constant voltage load, the sample cooling unit consists of a pressure divider valve, a deionized water filter, a nozzle, a solenoid valve, and a control unit. Tap water enters the nozzle through the deionized water filter, and the nozzle sprays water onto the sample for cooling; the duration of the solenoid valve conduction time is used to control the refrigeration temperature, and the duration of the solenoid valve closing time and the induction heating power are used to control the maximum heating temperature. The longer the spray time, the lower the sample temperature. The longer the off time, the higher the sample temperature. In a device for conducting experiments on thermal fatigue under a constant voltage load, the strain measurement unit consists of an extensometer, a signal conditioner, a controller, and a data recording system. Under the action of the controller, the deformation signal collected by the extensometer passes through the Signal Converter, which converts the deformation signal into a digital signal, and then enters the data recording system. The device for constant load thermal fatigue experiments uses a controller in the data recording system to realize the input and output of analog and digital signals; the system software is used to program the data collection and the temperature parameters are recorded. The set analog input signal of the controller, 0 ~ 10V, corresponds to the temperature of 0 ~ 1200°C, the sampling rate is 5 points per second. The method for testing the device for thermal fatigue under constant load voltage, the specific steps are as follows. Connect the spot-welded thermocouple thermal fatigue test to the lower end of the beam, install the heating coil and nozzle, connect the strain gauge to measure the strain, load the appropriate weight of the load, set the experimental temperature, set the spray time and spray pressure parameters, and start the experimental test, record the data, complete experiment and generate experimental data and reports on the results of the experiments. The method implemented by this device, adopted by the authors for the prototype. The disadvantage of the prototype is the low accuracy of measuring the thermal strength and the impossibility of implementing the correction of the component composition of the molding (core) mixtures in a programmable device.

Из уровня техники известно изобретение «Метод и оборудование для испытания на тепловой удар», патент № JP 2002022634 (Перевод с японского языка осуществлен в базе данных «Patentscope»). Когда нагревательный элемент 1 находится в тесном контакте с образцом прямоугольного параллелепипеда 2, образец прямоугольного параллелепипеда 2 и нагревательный элемент 1 поддерживаются в трех точках с помощью опор 9, 10 и 11. На нагревательный элемент 1 подается питание для быстрого нагрева поверхности прямоугольного параллелепипеда 2, находящейся в контакте с нагревательным элементом. Нагретый образец прямоугольного параллелепипеда 2 быстро расширяется, и сила реакции, создаваемая в опоре 10, измеряется датчиком 3 нагрузки. Величину теплового удара образца прямоугольного параллелепипеда получают путем измерения времени, температуры, силы реакции и т.п. до тех пор, пока образец 2 прямоугольного параллелепипеда не разрушится. Когда на нагревательный элемент подается питание и образец прямоугольного параллелепипеда нагревается, нагревательный элемент термически расширяется, и образец прямоугольного параллелепипеда деформируется. В результате, как показано на фиг. 5, хороший контакт между нагревательным элементом 1' и образцом прямоугольного параллелепипеда 2' не может поддерживаться, нагрев образца прямоугольного параллелепипеда во время испытания становится неравномерным, и значение измеренного теплового удара имеет ошибку. При испытании на тепловой удар контакт между поверхностью нагревательного элемента и поверхностью образца прямоугольного параллелепипеда сохраняется во время испытания, а точность испытания повышается. В способе испытания на тепловой удар по настоящему изобретению плоский нагревательный элемент приводится в тесный контакт с одной стороной прямоугольного образца, и нагревательный элемент нагревает прямоугольный образец, что приводит к термическому воздействию. Метод испытания на тепловой удар отличается тем, что нагревательный элемент поддерживается пружиной, и используется пружина с нормальным числом пружины от 50 до 1000 Н / м. Кроме того, в устройстве для испытания на тепловой удар пружина соединена с неподвижным электродом и нагревательным элементом и является средством для подачи энергии от электрода к нагревательному элементу. 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. Желательно, чтобы нагревательный элемент был изготовлен путем формования металлического материала, такого как, никель, хром, вольфрам и платина, или проводящего керамического материала, такого как нитрид, карбид и борид, в форме плоской пластины. Гладкая поверхность плоского пластинчатого нагревательного элемента перекрывается с гладкой поверхностью образца прямоугольного параллелепипеда, так что они находятся в тесном контакте друг с другом. Образец прямоугольного параллелепипеда и нагревательный элемент, которые находятся в тесном контакте друг с другом, поддерживаются в трех точках таким же образом, как и опора для испытания материала на прочность при трехточечном изгибе. Электроэнергия пропускается через нагревательный элемент для выработки тепла. Температура выделения тепла регулируется напряжением или током. Вблизи обоих концов нагревательного элемента последние поддерживаются с помощью пружин. В качестве винтовой пружины может использоваться токопроводящая металлическая проволока, такая как твердая стальная проволока, или фортепианная проволока, или проволока из углеродистой стали, закаленная в масле, или проволока из нержавеющей стали, или проволока из полимерного материала. Кроме того, как показано на фиг.1, пружина 5 может быть соединена с неподвижным электродом 6 и использоваться в качестве средства для подачи энергии на нагревательный элемент 1. Также пружина 5 может быть прикреплена к приспособлению 7, как показано на фиг.3. В этом случае спиральный выводной провод 4 используется для соединения подводящего провода 4'. Желательно, чтобы тепловое расширение не влияло на измерение. Кроме того, на фиг. 1, 7 и 8 показан пример, в котором пружина поддерживает нагревательный элемент, толкая нагревательный элемент с помощью пружины, когда образец прямоугольного параллелепипеда деформируется во время испытания. Однако пружина может быть предусмотрена на той же стороне, что и образец прямоугольного параллелепипеда по отношению к нагревательному элементу, и пружина может поддерживаться так, чтобы тянуть нагревательный элемент, когда образец прямоугольного параллелепипеда деформируется. Когда образец прямоугольного тела имеет большую теплопроводность, такой как стеклянный материал, а также пропускает тепловое излучение, нагревательный элемент нагревается до высокой температуры за короткое время, чтобы создать большую разницу температур в образце стекла, и формируется прямоугольное тело. В образце за короткое время создается разность температур, чтобы уменьшить погрешность из-за теплопроводности и передачи теплового излучения. Чтобы сократить время, необходимое для того, чтобы образец прямоугольного параллелепипеда раскололся из-за термического напряжения после нагрева образца прямоугольного параллелепипеда, материал и толщина нагревательного элемента могут быть соответствующим образом выбраны и установлены на соответствующее значение сопротивления. О разрушении образца прямоугольного параллелепипеда можно узнать, обнаружив внезапное уменьшение механической нагрузки, приложенной к образцу прямоугольного параллелепипеда. Температура поверхности прямоугольного образца, нагретого нагревательным элементом между поверхностью, где нагревательный элемент находится в тесном контакте, и поверхностью, где нагревательный элемент не находится в тесном контакте, может измеряться измеряется термометром термопары, проводом сопротивления, термометром, термисторным термометр и т.п. Когда образец прямоугольного параллелепипеда излучает тепловое излучение, предпочтительно использовать датчик температуры, который не поглощает тепловое излучение в максимально возможной степени для температуры поверхности, с которой нагревательный элемент не находится в тесном контакте. Образец прямоугольного параллелепипеда нагревается нагревательным элементом для создания теплового напряжения в образце прямоугольного параллелепипеда. В это время образец прямоугольного параллелепипеда поддерживается в трех точках в продольном направлении, а центр образца прямоугольного параллелепипеда в продольном направлении совмещен с опорой в центре трехточечной опоры. Образец прямоугольного параллелепипеда деформируется тепловым напряжением, создаваемым в образце прямоугольного параллелепипеда, и деформирующая сила в это время используется в качестве силы реакции для измерения с использованием датчика нагрузки или тому подобного. Для поддержки образца прямоугольного параллелепипеда и измерения силы реакции датчиком нагрузки может использоваться прибор для испытания на растяжение или прибор для испытания на сжатие, используемые для испытания материала на прочность.In the prior art, the invention "Method and equipment for testing for thermal shock", patent No. JP 2002022634 (Translated from Japanese made in the database "Patentscope"). When the heating element 1 is in close contact with the sample cuboid 2, the sample cuboid 2 and the heating element 1 are supported at three points by supports 9, 10 and 11. The heating element 1 is energized to rapidly heat the surface of the cuboid 2 located in contact with the heating element. The heated sample cuboid 2 expands rapidly, and the reaction force generated in the support 10 is measured by the load cell 3. The thermal shock value of the cuboid sample is obtained by measuring time, temperature, reaction force, and the like. until sample 2 of the cuboid collapses. When the heating element is energized and the cuboid sample is heated, the heating element thermally expands and the cuboid sample is deformed. As a result, as shown in FIG. 5, good contact between the heating element 1' and the cuboid sample 2' cannot be maintained, the heating of the cuboid sample during the test becomes uneven, and the measured thermal shock value has an error. In the thermal shock test, the contact between the surface of the heating element and the surface of the cuboid specimen is maintained during the test, and the accuracy of the test is improved. In the thermal shock test method of the present invention, a flat heating element is brought into intimate contact with one side of a rectangular specimen, and the heating element heats the rectangular specimen, resulting in a thermal effect. The thermal shock test method is characterized in that the heating element is supported by a spring, and a spring with a normal spring number of 50 to 1000 N/m is used. In addition, in the thermal shock test apparatus, the spring is connected to the fixed electrode and the heating element, and is a means to supply energy from the electrode to the heating element. The cuboid specimen of which the thermal shock amount is measured is ceramic, glass, plastic resin, or the like. The dimensions of the sample of a rectangular parallelepiped are determined taking into account the value of thermal conductivity, mechanical strength and coefficient of thermal expansion of the sample. It can be a rectangular flat plate. Desirably, the heating element is made by molding a metal material such as nickel, chromium, tungsten and platinum or a conductive ceramic material such as nitride, carbide and boride into a flat plate shape. The smooth surface of the flat plate heating element overlaps with the smooth surface of the cuboid sample so that they are in close contact with each other. The cuboid specimen and the heating element, which are in close contact with each other, are supported at three points in the same manner as the support for testing the material for the three-point bending strength. Electricity is passed through a heating element to generate heat. The heat release temperature is controlled by voltage or current. Near both ends of the heating element, the latter are supported by springs. As the helical spring, a conductive metal wire such as hard steel wire, or piano wire, or oil-hardened carbon steel wire, or stainless steel wire, or resin material wire can be used. Also, as shown in FIG. 1, spring 5 can be connected to fixed electrode 6 and used as a means for supplying energy to heating element 1. Also, spring 5 can be attached to fixture 7 as shown in FIG. In this case, the spiral lead wire 4 is used to connect the lead wire 4'. It is desirable that thermal expansion does not affect the measurement. In addition, in FIG. 1, 7 and 8 show an example in which the spring supports the heating element by pushing the heating element with the spring when the cuboid specimen is deformed during the test. However, a spring may be provided on the same side as the cuboid sample with respect to the heating element, and the spring can be supported to pull the heating element when the cuboid sample is deformed. When the sample of a rectangular body has a large thermal conductivity, such as a glass material, and also transmits heat radiation, the heating element is heated to a high temperature in a short time to create a large temperature difference in the glass sample, and a rectangular body is formed. A temperature difference is created in the sample in a short time to reduce the error due to thermal conduction and thermal radiation transfer. In order to shorten the time required for the cuboid sample to crack due to thermal stress after heating the cuboid sample, the material and thickness of the heating element can be appropriately selected and set to an appropriate resistance value. The failure of a cuboid sample can be recognized by detecting a sudden decrease in the mechanical load applied to the cuboid sample. The surface temperature of the rectangular sample heated by the heating element between the surface where the heating element is in close contact and the surface where the heating element is not in close contact can be measured by a thermocouple thermometer, resistance wire, thermometer, thermistor thermometer, etc. When the cuboid sample emits thermal radiation, it is preferable to use a temperature sensor that does not absorb thermal radiation as much as possible for the temperature of the surface with which the heating element is not in close contact. The cuboid sample is heated by a heating element to create thermal stress in the cuboid sample. At this time, the cuboid sample is supported at three points in the longitudinal direction, and the center of the cuboid sample in the longitudinal direction is aligned with the support at the center of the three-point support. The cuboid sample is deformed by thermal stress generated in the cuboid sample, and the deforming force at this time is used as a reaction force for measurement using a load cell or the like. A tensile tester or a compressive tester used to test the strength of a material can be used to support the cuboid specimen and measure the reaction force with a load cell.

Данное устройство принято авторами за прототип. Недостатком прототипа является невысокая точность измерения термопрочности из-за тесного контакта образца и нагревательного устройства и невозможность реализации корректировки компонентного состава формовочных (стержневых) смесей в программируемом устройстве.This device is accepted by the authors as a prototype. The disadvantage of the prototype is the low accuracy of measuring thermal strength due to the close contact of the sample and the heating device and the impossibility of correcting the composition of the molding (core) mixtures in a programmable device.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.The essence of the invention is as follows.

Способ и комплекс осуществляются следующим образом.The method and complex are 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, 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.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. Currently, large machine-building enterprises in mass production do not have methods for determining the thermal strength of core and/or molding sands in a laboratory way. 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 serial production can lead to different results in the thermal strength of the obtained casting molds and cores. But the lower the thermal strength, 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.

Таким образом, на производстве вопрос сравнительной оценки термопрочности в зависимости от применяемых типов связующих имеет важное значение при отработке и контроле технологии. 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 making a decision on the purchase of binders (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 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 the 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 предлагаемого изобретения поясняется рис. 1. На рис. 1 изображен комплекс, при помощи которого осуществляется способ определения и оценки термопрочности стержневых и/или формовочных смесей.The essence of the invention is illustrated in Fig. 1. In fig. 1 shows a complex with the help of which the method for determining and evaluating the thermal strength of core and/or molding sands is carried out.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется рис. 2. На рис. 2 изображен стандартный образец для проведения испытаний на термопрочность с боковыми ограничителями и опорными вращающимися роликами.The essence of the invention is illustrated in Fig. 2. In fig. 2 shows a standard specimen for thermal resistance testing with side restraints and rotating support rollers.

Способ осуществляется с применением комплекса, изображенного на рис. 1, где (1) - образец, (2) - опоры, установленные на основании, (3) - нагревательное устройство, имеющее корпус нагревательного устройства, с установленным в него нагревательным элементом и термодатчиком (в частном варианте в нагревательном устройстве в качестве нагревательного элемента используют нихромовую проволоку), (4) - программируемое устройство, в частном варианте контроллер (в частном варианте исполнения его верхняя часть корпуса является основанием опор), (5) - датчик, фиксирующий разрушение образца, (6) - грузик. При помощи термодатчика регулируется температура нагревательного элемента.The method is carried out using the complex shown in Fig. 1, where (1) is the sample, (2) is the supports mounted on the base, (3) is the heating device having the body of the heating device, with a heating element and a temperature sensor installed in it (in a particular embodiment, in the heating device as a heating element nichrome wire is used), (4) - a programmable device, in a private version, a controller (in a private version, its upper part of the body is the base of the supports), (5) - a sensor that detects the destruction of the sample, (6) - a weight. A temperature sensor regulates the temperature of the heating element.

Образец 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. В частном варианте исполнения образец может быть выполнен в форме параллелепипеда, в частом варианте со скругленными концами.The sample 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: the width of the sample is 25 mm, the height of the sample is 25 mm, and the length of the sample is 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. In a particular embodiment, the sample can be made in the form of a parallelepiped, often with rounded ends.

Способ осуществляют следующим образом. Образец устанавливают на две опоры, таким образом, чтобы соблюдалось расстояние между нижней точкой нагревательного устройства - 13 и программируемым устройством, необходимое и достаточное для определения датчиком момента разрушения образца. Это расстояние было установлено опытным путем, а именно, не менее 5 мм. Опытным путем установлено, если расстояние будет менее 5 мм, то может быть произведена фиксация датчиком в момент времени, не соответствующий полному разрушению образца. В зонах контакта опор и образца возникает сила трения.The method is carried out as follows. The sample is mounted on two supports in such a way that the distance between the lower point of the heating device - 13 and the programmable device is maintained, which is necessary and sufficient for the sensor to determine the moment of destruction of the sample. This distance was established empirically, namely, not less than 5 mm. It has been experimentally established that if the distance is less than 5 mm, then the sensor can be fixed at a point in time that does not correspond to the complete destruction of the sample. In the contact zones of the supports and the sample, a friction force arises.

В частном варианте выполнения опоры выбирают таким образом, чтобы они в своей верхней части были выполнены в форме конуса, что обеспечивает наименьшее действие силы трения в зоне контакта опор и образца. В результате чего, получается более «чистый» результат эксперимента, так как уменьшается погрешность. Образец размещают по центру нагревательного устройства таким образом, что средняя часть образца размещается внутри корпуса нагревательного устройства. Средняя часть образца размещается внутри нагревательного устройства, чтобы в сечении образца, в том месте, где находятся канавки (7) и (10), был осуществлен равномерный прогрев. В частном варианте выполнения изобретения нагревательное устройство выполняют П-образной формы, в частном варианте с отверстием. В частном варианте выполнения изобретения нагревательное устройство, имеющее П-образную форму, выполняют из нихромовой пластины. В частном варианте выполнения образец размещается с зазором не менее 1 мм с термодатчиком нагревательного устройства, установленным в корпусе нагревательного устройства. Опытным путем было установлено, что корпус нагревательного устройства размещается именно по центру образца, чтобы плечо нагрузки от обеих опор было одинаковым. Опытным путем было установлено, если зазор будет менее 1 мм, то песок из формовочной или стержневой смеси будет попадать на нагревательный элемент и изнашивать его. Для гарантированного разрушения образца по его оси симметрии (8) осуществляют выполнение на верхней и нижней поверхности образца по его поперечной оси симметрии двух канавок П-образного сечения (7) и (10), в форме синусоиды, с глубиной в диапазоне от 2 мм до 5 мм и шириной в диапазоне от 2 мм до 5 мм (фиг. 2). Канавки необходимы для того, чтобы трещины (9) образовывались в сечении по оси симметрии (8). 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 заявляемого способа.In a particular embodiment, the supports are chosen in such a way that they are made in the form of a cone in their upper part, which ensures the smallest effect of the friction force in the zone of contact between the supports and the sample. As a result, a more “clean” result of the experiment is obtained, since the error decreases. The sample is placed in the center of the heating device so that the middle part of the sample is placed inside the body of the heating device. The middle part of the sample is placed inside the heating device so that in the section of the sample, in the place where the grooves (7) and (10) are located, uniform heating is carried out. In a particular embodiment of the invention, the heating device is U-shaped, in a particular variant with a hole. In a particular embodiment of the invention, a U-shaped heating device is made of a nichrome plate. In a particular embodiment, the sample is placed with a gap of at least 1 mm with the temperature sensor of the heating device installed in the body of the heating device. It was experimentally established that the body of the heating device is placed exactly in the center of the sample so that the load arm from both supports is the same. It was experimentally established that if the gap is less than 1 mm, then sand from the molding or core sand will fall on the heating element and wear it out. To ensure the destruction of the sample along its axis of symmetry (8), two U-shaped grooves (7) and (10) are made on the upper and lower surfaces of the sample along its transverse symmetry axis, in the form of a sinusoid, with a depth in the range from 2 mm to 5 mm and a width ranging from 2 mm to 5 mm (Fig. 2). Grooves are necessary so that cracks (9) form in the section along the symmetry axis (8). It has been empirically 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 site 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 arise during heating and loading of the sample, which increases the accuracy and repeatability of the measurement results of the proposed method.

Для гарантированного разрушения образец помещают в нагревательное устройство, имеющее массу, которая зависит от массы корпуса нагревательного устройства и массы термодатчика.For guaranteed destruction, the sample is placed in a heating device having a mass that depends on the mass of the heating device body and the mass of the temperature sensor.

При установке образца на опоры внутри нагревательного устройства первоначально нагревательное устройство не включено, поэтому величина силы упругости (Fупр), возникающей в образце, равна величине силы тяжести (Fт), действующей на образец (сила тяжести самого образца плюс сила тяжести, действующая на нагревательное устройство), или больше ее. При нагревании величина силы упругости (Fупр), возникающей в образце, становится меньше величины силы тяжести (Fт), в результате чего формовочная или стержневая смесь разрушается. Разрушение возникает не сразу после включения нагревательного устройства, а через определенный период времени в момент времени разрушения - (t_{разрушения}) при температуре разрушения (Т_{разрушения}), фиксируемых датчиком, который передает данные в программируемое устройство.When the sample is placed on the supports inside the heating device, the heating device is not initially switched on, therefore the value of the elastic force (Fgr) arising in the sample is equal to the value of the gravity force (Ft) acting on the sample (the gravity force of the sample itself plus the gravity force acting on the heating device ) or more. When heated, the magnitude of the elastic force (Fupr) arising in the sample becomes less than the magnitude of the gravity force (Ft), as a result of which the molding or core sand is destroyed. Destruction does not occur immediately after turning on the heating device, but after a certain period of time at the time of destruction - ( _destruction t ) at the destruction temperature ( _Destruction T ) recorded by the sensor that transmits data to the programmable device.

Размеры образца подбираются в зависимости от массы нагревательного устройства, заданной технологически. Если массы образца недостаточно для его гарантированного разрушения, то в частном варианте выполнения образец дополнительно нагружают грузиком массой (m_{грузика}), под воздействием которого произойдет разрушение образца.Sample dimensions are selected depending on the mass of the heating device, given technologically. If the mass of the sample is not enough for its guaranteed destruction, then in a particular embodiment, the sample is additionally loaded with a weight (m _weight ), under the influence of which the sample will be destroyed.

Опытным путем установлено, что образец необходимо нагреть до температуры разрушения (Т_{разрушения}), которая должна быть не менее 300°С. Опять же опытным путем установлено, что если температура (Т_{разрушения}) будет меньше 300°С, то может не произойти разрушения, образец не разрушится. Также установлено, что если (Т_{разрушения}) будет больше 800°С, то разрушение образца всегда будет происходить при любом значении (Т_{разрушения}), но при этом будет увеличиваться энергопотребление, что не имеет смысла, так как нецелесообразно.Empirically established that the sample must be heated to the temperature of destruction (T _destruction ), which must be at least 300°C. Again, it has been experimentally established that if the temperature (T _destruction ) is less than 300 ° C, then destruction may not occur, the sample will not collapse. It was also found that if (T _destruction ) is greater than 800°C, then the destruction of the sample will always occur at any value (T _destruction ), but this will increase energy consumption, which does not make sense, since it is impractical.

Для гарантированного разрушения образца, выполненного по ГОСТ 23409.7-78 в частном варианте выполнения, производят нагрев образца в автоматическом цикле по заданному режиму нагрева со скоростью нагрева (V), заданной технологически. Скорость нагрева (V), заданная технологически, может быть различной. При этом используют диапазон температуры, в котором должно произойти разрушение от 300°С до 800°С.For guaranteed destruction of the sample, made in accordance with GOST 23409.7-78 in a particular embodiment, the sample is heated in an automatic cycle according to a given heating mode with a heating rate (V) specified technologically. The heating rate (V), set technologically, can be different. This uses the temperature range in which the destruction should occur from 300°C to 800°C.

Если же, например, площадь поперечного сечения будет больше, чем у образца по ГОСТ 23409.7-78, то опытным путем было определено, что скорость нагрева (V) должна быть в диапазоне от 30°С/мин до 70°С/мин. То есть для всех вариантов образцов скорость нагрева (V) может быть различной.If, for example, the cross-sectional area is greater than that of the sample according to GOST 23409.7-78, then it was experimentally determined that the heating rate (V) should be in the range from 30°C/min to 70°C/min. That is, for all variants of samples, the heating rate (V) can be different.

При нагреве образца, выполненного по ГОСТ 23409.7-78, при достижении критической температуры разрушения (Т_{разрушения}) в диапазоне от 300°С до 800°С, под воздействием грузика (6) массой m_{грузика} в диапазоне от 50 гр. до 200 гр. происходит разрушение образца, а момент времени разрушения фиксируют датчиком разрушения образца, который передает данные в программируемой устройство. Опытным путем установлено, если при нагреве образца, выполненного по ГОСТ 23409.7-78, скорость нагрева (V) будет больше 80°С/мин, то точность измерения коэффициента термопрочности (k) уменьшится. Если же скорость нагрева (V) будет меньше 30°С/мин, то точность измерения коэффициента термопрочности также (k) уменьшается, при этом время измерения увеличивается, следовательно, трудоемкость увеличивается, что нецелесообразно. При этом установлено, что если при нагреве образца, выполненного по ГОСТ 23409.7-78, масса грузика (m_{грузика}) будет меньше 50 гр., то ее будет недостаточно для того, чтобы образовалось разрушение в образце при нагреве. Также установлено, если при нагреве образца, выполненного по ГОСТ 23409.7-78, выбрать массу масса грузика больше чем 200 гр., то образец может разрушиться только от нагрузки, но не от нагрева.When heating a sample made in accordance with GOST 23409.7-78, upon reaching the critical fracture temperature (T _destruction ) in the range from 300°C to 800°C, under the influence of a weight (6) with a mass m of the _weight in the range from 50 g. up to 200 gr. the destruction of the sample occurs, and the moment of destruction is fixed by the sensor of the destruction of the sample, which transmits data to the programmable device. It has been experimentally established that if the heating rate (V) is greater than 80°C/min during heating of a sample made in accordance with GOST 23409.7-78, then the measurement accuracy of the thermal strength coefficient (k) will decrease. If the heating rate (V) is less than 30°C/min, then the measurement accuracy of the thermal strength coefficient (k) also decreases, while the measurement time increases, therefore, the complexity increases, which is inappropriate. At the same time, it was found that if, during heating of a sample made in accordance with GOST 23409.7-78, the weight of the weight (m _weight ) is less than 50 g, then it will not be enough to cause destruction in the sample during heating. It has also been established that if, when heating a sample made in accordance with GOST 23409.7-78, one chooses a mass of weight greater than 200 g, then the sample can collapse only from the load, but not from heating.

В нашем изобретении мы исследуем разрушение при нагреве и нагружении материала, сформированного из формовочной или стержневой смеси, в том числе, которые включают в себя связующее. Таким образом, мы исследуем, как именно материал образца реагирует на нагрев и может он противостоять ему или нет. Разрушение образца исследуется именно при нагреве, так как после исследования его материала (формовочной или стержневой смеси) на термопрочность, будет ясно, как именно будет воздействовать температура заливки металла в литейную форму на стержневую или формовочную смеси в процессе термического воздействия в процессе заливки.In our invention, we investigate the destruction during heating and loading of a material formed from a molding or core sand, including those that include a binder. Thus, we explore how exactly the material of the sample reacts to heat and whether it can withstand it or not. The destruction of the sample is investigated precisely during heating, since after studying its material (moulding or core sand) for thermal strength, it will be clear exactly how the temperature of pouring the metal into the mold will affect the core or mold sand during thermal exposure during pouring.

Для предотвращения смещения образца в процессе проведения измерений, в частном варианте выполнения используют боковые ограничители (12) (рис. 2), форму которых выбирают таким образом, чтобы образец в процессе испытания не перемещался вперед - назад и влево - вправо. Их размеры подбираются в зависимости от размеров образца.To prevent sample displacement during measurements, in a particular embodiment, side stops (12) (Fig. 2) are used, the shape of which is chosen so that the sample does not move forward - backward and left - right during the test. Their sizes are selected depending on the size of the sample.

Для уменьшения силы трения образца об опоры в частном варианте выполнения используют опоры, выполненные в виде опорных вращающихся роликов (11), как показано на рис. 2.To reduce the friction force of the sample against the supports, in a particular embodiment, supports are used, made in the form of supporting rotating rollers (11), as shown in fig. 2.

В частном варианте выполнения, если образец выполнен по ГОСТ 23409.7-78, то используют опорные вращающиеся ролики d=2..15 мм. При этом если диаметр роликов будет меньше 2 мм, то сила трения будет больше и будет маленькая жесткость, что может привести к их прогибу, что повлияет на точность измерения показателя термопрочности (k) в худшую сторону. Если же диаметр будет больше 15 мм, то площадь контакта с образцом будет увеличиваться, что также будет влиять на точность измерения, так как сила трения будет выше.In a particular embodiment, if the sample is made in accordance with GOST 23409.7-78, then support rotating rollers d=2..15 mm are used. Moreover, if the diameter of the rollers is less than 2 mm, then the friction force will be greater and there will be little rigidity, which can lead to their deflection, which will affect the measurement accuracy of the thermal strength index (k) for the worse. If the diameter is greater than 15 mm, then the contact area with the sample will increase, which will also affect the measurement accuracy, since the friction force will be higher.

Таким образом, в момент разрушения образец разрушается, в результате чего он падает, и происходит размыкание или замыкание электрической цепи, и этот момент времени (t_{разрушения}) и температуру разрушения (Т_{разрушения}) фиксирует датчик. Датчик в частном варианте исполнения может быть использован либо оптический, либо контактный. Данные параметры посредством электрической связи датчик передает на программируемое устройство для обработки.Thus, at the moment of destruction, the sample is destroyed, as a result of which it falls, and an opening or closing of the electrical circuit occurs, and this moment of time (t_destruction) and fracture temperature (T_destruction) fixes the sensor. The sensor in a private version can be used either optical or contact. The sensor transmits these parameters via electrical connection to a programmable device for processing.

Управление нагревательным устройством осуществляют при помощи программируемого устройства (4) (в частном варианте исполнения контроллером). Датчик связан с программируемым устройством посредством электрической связи. Нагревательное устройство, датчик и программируемое устройство соединены с источником питания посредством электрической связи.The heating device is controlled by a programmable device (4) (in a private version, by a controller). The sensor is connected to the programmable device through electrical communication. The heating device, the sensor and the programmable device are connected to the power source by means of an electrical connection.

В данном изобретении показатель термопрочности определяют по формулеIn this invention, the thermal strength index is determined by the formula

где: m_{грузика}- масса грузика, Т_{разрушения}- температура разрушения_, t_{разрушения} - время разрушения.where: m of the _weight is the mass of the weight, T _destruction is the temperature of destruction _, t _destruction is the time of destruction.

В частном варианте выполнения изобретения в программируемом устройстве вычисляют зависимость между температурой разрушения (Т_{разрушения}), временем разрушения (t_{разрушения}) и массой грузика (m_{грузика}) по формуле (1). То есть, температура разрушения (Т_{разрушения}), время разрушения (t_{разрушения}) и масса грузика (m_{грузика}) необходимы для определения показателя термопрочности.In a particular embodiment of the invention, the programmable device calculates the relationship between the temperature of destruction (T _destruction ), time of destruction (t _destruction ) and weight of the weight (m _weight ) according to the formula (1). That is, the fracture temperature (T _fracture ), the fracture time (t _fracture ) and the mass of the bob (m _bob ) are needed to determine the thermal strength index.

Показатели термопрочности (k) для набора статистики для дальнейшего их введения в программируемое устройство заранее (опытным путем) определяются для разных составов стержневых и формовочных смесей, заданных технологически, по формуле (1). Данные показатели термопрочности формовочных или стержневых смесей вводятся в программируемое устройство, а также вводятся соответствующие данным показателям термопрочности составы формовочных или стержневых смесей с определенными пропорциями исходных компонентов, заданные технологически. В вычислительном средстве реализуется сравнение вычисленного показателя термопрочности с показателями термопрочности, заданными технологически и введенными в программируемое устройство, и, соответственно, производится корректировка компонентного состава формовочных (стержневых) смесей, из которых состоит образец, в сторону уменьшения или увеличения компонентов формовочных (стержневых) смесей для того, чтобы компонентный состав соответствовал определенному составу, заданному технологически, и показателю термопрочности, который соответствует данному компонентному составу. Техническая проблема снижения дефектов достигается благодаря возможности сравнения коэффициента термопрочности (k) образцов, планируемых к использованию в дальнейшем производстве, с показателем термопрочности (k) уже используемых в технологии литейных связующих и заданным технологически.Thermal strength indicators (k) for collecting statistics for their further introduction into a programmable device are determined in advance (experimentally) for different compositions of core and molding sands, given technologically, according to formula (1). These indicators of thermal strength of molding or core sands are entered into a programmable device, as well as the compositions of molding or core sands corresponding to these indicators of thermal strength with certain proportions of the initial components, specified technologically. The computing tool implements a comparison of the calculated thermal strength index with the thermal strength indicators specified technologically and entered into the programmable device, and, accordingly, the component composition of the molding (core) sands that make up the sample is adjusted in the direction of decreasing or increasing the components of the molding (core) sands in order for the component composition to correspond to a certain composition specified technologically and to the thermal strength index that corresponds to this component composition. The technical problem of reducing defects is achieved due to the possibility of comparing the thermal strength coefficient (k) of samples planned for use in further production with the thermal strength coefficient (k) of foundry binders already used in technology and specified technologically.

В процессе нагревания смеси происходит процесс термодеструкции в связующем компоненте смеси, разрушении связи, у разных типов связующих этот процесс может начинаться при более низкой температуре либо при более высокой температуре. Опытным путем установлено, что при снижении показателя термопрочности (k) смесей по отношению к принятой технологии возможен повышенный брак полученных форм и стержней, тогда как при повышении показателя (k) происходит снижение брака изготовленных форм и стержней и, таким образом, имеется возможность выбрать более качественные компоненты составов формовочных или стержневых смесей, в том числе иное связующее других производителей, входящее в состав формовочных или стержневых смесей и соответствующее коэффициенту термопрочности (k), заложенному в технологии, тем самым обеспечивая его. Таким образом, обеспечивается оптимальный состав формовочных или стержневых смесей.In the process of heating the mixture, the process of thermal degradation occurs in the binder component of the mixture, the destruction of the bond; for different types of binders, this process can begin at a lower temperature or at a higher temperature. It has been experimentally established that with a decrease in the thermal strength index (k) of mixtures in relation to the accepted technology, an increased rejection of the obtained molds and rods is possible, while with an increase in the index (k) there is a decrease in the rejection of manufactured molds and rods and, thus, it is possible to choose more high-quality components of the compositions of molding or core sands, including other binders from other manufacturers, which is part of the molding or core sands and corresponds to the thermal strength coefficient (k) incorporated in the technology, thereby ensuring it. In this way, an optimal composition of the molding or core sands is ensured.

Таким образом, использование данного способа позволит подобрать оптимальный состав формовочных или стержневых смесей, выбрать наилучшие связующие материалы для обеспечения таких технологических свойств смесей, как показатель термопрочности (k), что в свою очередь позволит улучшить качество литых деталей.Thus, the use of this method will make it possible to select the optimal composition of molding or core sands, to choose the best binder materials to ensure such technological properties of the mixtures as the thermal strength index (k), which in turn will improve the quality of cast parts.

Указанные комплекс и способ используются в литейном цехе предприятия Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» и подтвердили свою технико-экономическую эффективность. The specified complex and method are used in the foundry of the enterprise Joint Stock Company "Scientific and Production Corporation "Uralvagonzavod" named after F.E. Dzerzhinsky” and confirmed their technical and economic efficiency.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент № CN105571973 «Экспериментальное устройство тепловой усталости и экспериментальный способ для нагрузки на постоянную нагрузку».1. Patent No. CN105571973 "Experimental Thermal Fatigue Device and Experimental Method for Constant Load Loading".

2. Патент № JP 2002022634 «Метод и оборудование для испытания на тепловой удар».2. Patent No. JP 2002022634 "Method and Equipment for Thermal Shock Test".

Claims

1. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands, including a heating device having a housing with a temperature sensor and a heating element installed in it, a programmable device that controls the heating device, a sample placed on two supports inside the heating device housing, with In this case, the body of the heating device is placed in the center of the sample, and the sensor that records the destruction time (t _destruction ) and the temperature of destruction (T _destruction ) and transmits data to the programmable device, and the heating device, the sensor and the programmable device are connected to the power source by means of electrical communication, differing the fact that on the upper and lower surfaces of the sample along its transverse axis of symmetry, two grooves of a U-shaped section are made, in the form of a sinusoid, with a depth in the range from 2 mm to 5 mm and a width in the range from 2 mm to 5 mm, and the complex is additionally equipped with a weight valued for loading the sample.

2. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the sample is placed with a gap of at least 1 mm with a temperature sensor installed in the body of the heating device.

3. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that a controller is used as a programmable device.

4. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the sensor uses an optical one.

5. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the sensor uses a contact.

6. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the width of the sample is 25 mm, the height is 25 mm, and the length is 200 mm.

7. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that side limiters are used.

8. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that support rotating rollers are used.

9. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the diameter of the supporting rotating rollers is in the range from 2 mm to 15 mm.

10. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that a weight is used for the sample, the mass of which is in the range from 50 g to 200 g.

11. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the programmable device is the base of the supports.

12. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that nichrome wire is used in the heating device.

13. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the heating device is U-shaped.

14. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 13, characterized in that the heating device is made with a hole.

15. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the heating device is made of a nichrome plate.

16. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the supports are made in the upper part in the form of a cone.

17. A complex for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 1, characterized in that the sample is made in the form of a parallelepiped.

18. A method for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands, including:

use as a complex for determining the thermal strength of core and molding sands of the complex according to any of claims 1-17,

placement of a sample, on the upper and lower surfaces of which, along its transverse axis of symmetry, two U-shaped grooves are made, in the form of a sinusoid, with a depth in the range from 2 mm to 5 mm and a width in the range from 2 mm to 5 mm, made of molding or core mixture on two supports,

fixing the time of destruction (t _destruction ) and the temperature of destruction (T _destruction ) by a sensor that transmits data to a programmable device,

heating the sample in an automatic cycle to a temperature (T _destruction ), which must be at least 300 ° C,

determination of the thermal strength index by the formula

where m of the _weight is the weight of the weight;

T _destruction - temperature of destruction;

t _destruction - destruction time,

introduction into the programmable device of statistically determined indicators of thermal strength of molding or core sands and their component composition, specified technologically,

comparison of the thermal strength index calculated by the formula with the thermal strength indexes set technologically and entered into the programmable device,

adjustment of the component composition of the molding or core mixtures that make up the sample.

19. A method for determining and evaluating the thermal strength of core or molding sands according to claim 18, characterized in that the thermal strength index is calculated in a programmable device.