ГИЛЬЗА СОСТАВНАЯ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ РАЗЪЁМОМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к области исследования материалов путем определения их свойств и может быть использована в литейном производстве для изготовления образца из формовочной или стержневой смеси и последующего испытания образца на газопроницаемость с целью контроля свойств и качества формовочной или стержневой смеси в лабораторных условиях.
Известна гильза для изготовления образца из формовочной или стержневой смеси и для испытания образца 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 представляет собой цилиндрический корпус с цилиндрической внутренней поверхностью диаметром, равным (50±0,025) мм и высотой 120 мм. В такой гильзе, установленной меньшим диаметром вверх, формируют образец смеси, уплотняя его с помощью лабораторного копра ударами сверху. Полученный образец имеет неоднородную по высоте плотность с наибольшим уплотнением в верхней части. Для испытания на газопроницаемость гильзу с образцом переворачивают, устанавливают на прибор для определения газопроницаемости суженным концом к направлению потока воздуха и пропускают через образец заданную порцию воздуха при заданном давлением, затем фиксируют показания прибора. Образец при этом оказывается установлен навстречу потоку воздуха наиболее уплотненной частью.
Конструкция стандартной гильзы не позволяет переворачивать ее для испытания с обратной, более уплотненной части образца, поскольку это приводит к выпадению образца из гильзы и невозможности проведения испытаний. Вследствие этого, измерения позволяют извлечь ограниченный объем данных, поскольку не учитывается имеющее место изменение газопроницаемости по высоте образца и, в частности, существенного различия газопроницаемости в верхней и нижней частях образца, различающихся уплотненностью.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание гильзы для изготовления и испытания образца, которая может быть установлена на приборе как одной, так и другой стороной 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, а также в расширении эксплуатационных возможностей гильзы.
Указанный технический результат достигается тем, что в гильзе для изготовления образца из формовочной или стержневой смеси и испытания образца на газопроницаемость, выполненной в виде цилиндрического корпуса с внутренней полостью для образца, согласно предложенному, цилиндрический корпус состоит из, по меньшей мере, двух частей, соединенных между собой по продольным поверхностям и прижатых друг к другу с помощью прижимного кольца, при этом внутренние поверхности каждой из частей цилиндрического корпуса выполнены ступенчато-коническими с образованием внутренней полости цилиндрического корпуса в виде последовательности однонаправленных конических полостей. Части цилиндрического корпуса оснащены элементами взаимного совмещения, выполненными, например, в виде системы паз - штырь. Прижимное кольцо установлено на цилиндрическом корпусе при помощи резьбового соединения.
Изготовление корпуса гильзы составным, состоящим из двух или более прижатых друг к другу частей, которые при смыкании по продольным поверхностям образуют в гильзе ступенчатую коническую внутреннюю полость, создает условия для надежной фиксации внутри собранной гильзы образца, при условии размещения его в любой из конических полостей, кроме одной из крайних, раструб которой направлен к торцу гильзы. Такая фиксация позволяет переворачивать гильзу вместе с образцом 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, когда определяется газопроницаемость при входе потока не только с наиболее уплотненной части образца, но дополнительно и с наименее 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].
Разъемный корпус гильзы обеспечивает облегченное извлечение образца после проведения испытаний на газопроницаемость. Это минимизирует риск повреждения образца, в отличие от традиционного способа извлечения выталкиванием из неразъемной гильзы. Этот же образец затем обычно используется для проведения испытаний на прочность смеси при сжатии.
На чертежах представлена предлагаемая гильза, где изображено:
на фиг. 1 - продольный разрез гильзы на этапе изготовления образца смеси;
на фиг. 2 - продольный разрез гильзы в перевернутом положении на этапе испытаний образа смеси.
Гильза составная с вертикальным разъемом (фиг. 1 и 2) содержит цилиндрический корпус, состоящий из частей 1 и 2. Каждая из частей 1 и 2 изготовлена со ступенчато-конической внутренней поверхностью. Смыкание частей 1 и 2 вдоль их продольных поверхностей по линии разъема 3 образует внутреннюю полость гильзы, состоящую, в данном случае, из двух однонаправленных идентичных по конфигурации и размерам рабочей зоны конических полостей 4 и 5. На продольных поверхностях частей 1 и 2 для их точного совмещения при сборке предусмотрены элементы взаимного совмещения (не показано), которые могут быть выполнены, например, в виде паза на одной из частей и штыря на другой. Снаружи цилиндрического корпуса гильзы посредством резьбового соединения установлено прижимное кольцо 6.
Предложенная полезная модель работает следующим образом.
На первом этапе исследований газопроницаемости образца формовочной или стержневой смеси (фиг. 1), которые выполняются в соответствии с названным выше ГОСТом, производят подготовку - изготавливают образец. Предварительно собирают корпус гильзы, для чего соединяют части 1 и 2 между собой по продольным поверхностям и вдоль наружной цилиндрической поверхности надевают прижимное кольцо 6, завинчивая его до его упора в технологический бурт. Затем гильзу устанавливают на поддон вверх конической полостью 4, набивают в полость корпуса гильзы формовочную или стержневую смесь, уплотняя ее ударами сверху и формируя образец 7 в конической полости 5.
После этого гильзу разбирают, для чего снимают прижимное кольцо 6, располагают гильзу горизонтально, чтобы одна из частей оказалась внизу, и размыкают части 1 и 2 поднятием оказавшейся сверху части. Осуществляют поступательное перемещение образца 7 из конической полости 5 в коническую полость 4 и вновь собирают гильзу из частей 1 и 2, надевают и завинчивают прижимное кольцо 6, обеспечивая тем самым надежную фиксацию образца 7 внутри гильзы.
На втором этапе исследований газопроницаемости (фиг. 2) проводят непосредственно испытания на газопроницаемость. Для этого гильзу совместно с образцом 7 помещают на прибор для определения газопроницаемости последовательно одной и другой сторонами и пропускают воздух через образец 7. 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 7 извлекают из корпуса гильзы. Для этого снимают прижимное кольцо 6, размыкают части 1 и 2 и вынимают образец 7. Образец, неповрежденный и сохранивший целостность, 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.