ГИЛЬЗА КОНИЧЕСКАЯ С УПОРНЫМ КОЛЬЦОМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к устройствам для исследования газопроницаемости формовочных и стержневых смесей и может быть использована в области литейного производства для изготовления образца из формовочной или стержневой смеси с последующим испытанием его на газопроницаемость для контроля свойств и качества формовочной или стержневой смеси в лабораторных условиях.
Известна гильза для испытания образца из формовочной или стержневой смеси на газопроницаемость (см. «ГОСТ 23409.6-78 Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения газопроницаемости», информационный портал http://gostexpert.ru/gost/gost-23409.6-78, дата введения в действие 01.01.1980). Стандартная гильза выполнена в виде полого цилиндрического корпуса с внутренней поверхностью диаметром, равным (50±0,025) мм. Внутри гильзы, установленной меньшим диаметром вверх, формируют образец, уплотняя его с помощью лабораторного копра трехкратным ударом сверху, вследствие чего с этой стороны образец уплотнен более, чем с противоположной. Перед проведением испытаний гильзу с образцом переворачивают, устанавливают на прибор для определения газопроницаемости суженным концом к направлению потока воздуха и пропускают заданную порцию воздуха при заданном давлением через образец, затем фиксируют показания прибора.
Конструкция стандартной гильзы не позволяет устанавливать ее на прибор в обратном положении, поскольку образец, фиксируемый только с одной стороны за счет конусности полости гильзы, может выпасть при ее переворачивании. Как следствие, применение такой гильзы не учитывает изменение газопроницаемости по высоте образца, имеющее место вследствие разной степени уплотненности с противоположных сторон, что снижает точность измерений газопроницаемости.
Известен патрон для определения газопроницаемости образцов, принятый за наиболее близкий аналог, содержащий полый цилиндрический корпус с раструбом для размещения образца из формовочных материалов, резьбовой элемент для фиксации образца, уплотнительные кольца и эластичные манжеты типа воротника, размещенные в образованной между раструбом и образцом кольцевой полости, заполненной жидкостью - герметиком (см. патент SU 1048374, МПК G01N 15/08, опубл. 15.10.1983).
Образец в данном техническом решении зафиксирован внутри патрона сверху резьбовым упорным элементом через верхнюю эластичную манжету, а снизу торцом раструба корпуса патрона. Такая конструкция позволяет переворачивать патрон в процессе исследований. Однако сборка патрона с образцом присоединяется к прибору для определения газопроницаемости строго одной стороной. Это не учитывает существенного различия газопроницаемости в верхней и нижней частях образца, что отрицательно сказывается на точности измерений.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание гильзы для исследования газопроницаемости образца, которая может быть установлена на приборе для определения газопроницаемости последовательно разными сторонами с целью подачи потока воздуха как на более уплотненную, так дополнительно и на менее уплотненную части образца.
Технический результат полезной модели заключается в повышении точности исследования газопроницаемости для контроля свойств формовочных и стержневых смесей, что позволяет более точно подбирать оптимальные рецептуры смесей и, в конечном счете, повышать качество отливок, снижая брак по газовым дефектам. Дополнительно достигается упрощение конструкции гильзы при сохранении хорошего контакта зафиксированного от перемещений образца смеси и внутренней поверхности гильзы, что препятствует утечке воздуха по зазору между ними в процессе испытаний на газопроницаемость.
Указанный технический результат достигается тем, что в гильзе для исследования газопроницаемости формовочной или стержневой смеси, из которой изготовлен образец, содержащей полый цилиндрический корпус для размещения образца и установленное на корпусе резьбовое упорное кольцо для фиксации образца, согласно предложенному, внутренняя поверхность корпуса выполнена конической с увеличением диаметра в сторону резьбового упорного кольца, при этом резьбовое упорное кольцо имеет внутренний упорный торец.
Внутренняя поверхность корпуса гильзы, выполненная конической с расширением в сторону резьбового упорного кольца, обеспечивает фиксацию внутри гильзы образца, поджимаемого с одной стороны этой внутренней поверхностью с наименьшим диаметром, а с другой - внутренним упорным торцом резьбового упорного кольца. Надежность фиксации, таким образом, обеспечивается за счет простой конструкции, содержащей две детали - корпус гильзы и резьбовое кольцо.
Предложенное конструктивное выполнение гильзы позволяет переворачивать образец вместе с гильзой при установке на прибор для определения газопроницаемости и, тем самым, получать более точные результаты исследований за счет того, что число испытаний одного и того же образца увеличивается с одного до двух, а газопроницаемость определяется при входе потока воздуха и с наименее уплотненной части образца, и с наиболее уплотненной. Различие измеренных показателей газопроницаемости позволяет судить о распределении этой характеристики по высоте образца и более точно подобрать рецептуру формовочной смеси с получением наилучшего результата. Анализ неравномерного поля давлений и значений газопроницаемости в объеме уплотненных формовочных смесей и в стандартном образце во время проведения эксперимента по установлению газопроницаемости, а также влияния плотности образца вблизи входного для газового потока сечения на исход эксперимента представлен в [1], [2].
Наличие уклона внутренней поверхности гильзы обеспечивает, кроме того, возможность легкого извлечения образца выталкиванием его в сторону расширения после проведения испытаний на газопроницаемость. Это минимизирует риск повреждения образца, который после данных испытаний обычно используется для проведения испытаний на прочность при сжатии.
Предлагаемая гильза представлена на чертеже.
Гильза содержит цилиндрический корпус 1, внутренняя поверхность которого выполнена конической диаметром, равным (50±0,025) мм. Такие размеры внутреннего диаметра и угла конусности обеспечивают соответствие размеров внутренней полости гильзы и изготавливаемого в гильзе образца 2 с требованиями названного выше ГОСТа. На корпусе 1 со стороны, выполненной с наибольшим диаметром, имеется резьба 3. Резьбовое упорное кольцо 4 имеет ответную резьбу и внутренний упорный торец 5.
Предложенная полезная модель работает следующим образом.
На первом этапе исследований газопроницаемости образца, которые выполняются в соответствии с названным выше ГОСТом, изготавливают образец из формовочной или стержневой смеси. Для этого в полость корпуса 1 гильзы, размещенного на поддоне (не показан) меньшим диаметром вверх, набивают в полость корпуса 1 гильзы формовочную или стержневую смесь, уплотняя ее ударами сверху, формируя образец 2. Затем корпус 1 переворачивают вместе с поддоном. Поддон снимают, а на корпус 1 по резьбе 3 наворачивают резьбовое упорное кольцо 4 до упора его внутреннего упорного торца 5 в торец расположенного внутри гильзы образца 2. После этого образец 2 надежно удерживается в корпусе 1 гильзы, и гильза может быть перевернута любой из плоских сторон вверх либо вниз.
Далее для проведения испытаний на газопроницаемость гильзу совместно с образцом помещают последовательно одной и другой сторонами на прибор для определения газопроницаемости и пропускают воздух под заданным давлением через образец. Величины газопроницаемости образца фиксируют по показаниям прибора. За результат испытания принимают усредненное значение и разницу показаний в двух опытах, на основании которой судят о неравномерности распределения исследуемой характеристики.
После завершения испытаний образец извлекают из корпуса 1 гильзы. Для этого отворачивают резьбовое упорное кольцо 4, гильзу переворачивают меньшим внутренним диаметром вверх и выталкивают образец 2 из корпуса 1. Неповрежденный, сохранивший целостность образец готов для следующих исследований на прочность при сжатии.
1. Бройтман О.А., Иоффе М.А., Шевченко Д.В. Формирование структурно-зависимых свойств формовочной смеси при уплотнении. // Литейщик России, 2014, №1, с. 20-23.
2. Бройтман О.А., Крупников А.В., Иоффе М.А., Шевченко Д.В. Газопроницаемость неравномерно уплотненного материала литейной формы. // Труды X международной научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра». СПб: Изд-во СПбГПУ, 2014, с. 277-285.