ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ KATEDRA MATERIÁLŮ A STROJÍRENSKÉ METALURGIE 1. semestrální práce: Formovací materiály Školní rok : 2013/2014 Vypracoval : Os. číslo : Radek Veselý S12B0369P
Zadání: 1. Stanovení vlhkosti a) zvolená metoda její princip b) stanovení vlhkosti směsi ze zadaných hodnot 2. Stanovení prodyšnosti a) princip metody b) stanovení prodyšnosti z naměřených hodnot 3. Pevnost v tlaku a ve střihu Popis metody a výpočet pevnosti z naměřených hodnot ( výsledné hodnoty uvádějte v jednotkách SI) 4. Stanovení vyplavitelných podílů a) zvolená metoda b) výpočet ze zadaných hodnot a klasifikace písku podle ČSN 5. Sítový rozbor a) popis zkoušky b) výpočet a konstrukce součtové křivky; určení hodnot d 50, d 75, d 25 ; klasifikace písku podle ČSN 6. Závěr celkové zhodnocení formovacího materiálu
Stanovení vlhkosti Použitá metoda Diferenciální metoda (zjištění úbytku hmotnosti mezi vlhkou a suchou směsí) Vzorek formovací směsi o hmotnosti 50g 0,05g se suší při teplotě 110 C 5 C nejméně 15 minut. Následně se nechá vychladnout a znovu zváží. Sušení, chlazení a vážení se opakuje do ustálení hmotnosti. To nastane v případě, když po dalším procesu je úbytek hmotnosti vzorku proti předchozímu vážení menší než 0,1% původní navážky. Zadané hodnoty Hmotnost vlhkého vzorku m v = 50 g Hmotnost vzorku po vysušení 1.měření 2.měření 3.měření 47,1 g 46 g 46,65 g Výpočet vlhkosti formovací směsi [%] w p m v m s poměrná vlhkost *relativní+ hmotnost vlhkého vzorku *g+ hmotnost vysušeného vzorku *g+ Aritmetický průměr hodnot = Odchylky od průměru Wp1 = 15% Wp2 = 17,1% Wp3 = 1,9% Zkouška je neplatná, protože se některé zjištěné hodnoty liší od jejich aritmetického průměru o více než 10%.
Určení prodyšnosti Zkušebním vzorkem ( váleček o průměru 50mm a výšce 50mm) který je ponechán v pouzdře prochází pod určitým tlakem vzduch, množství které projde za určitou dobu udává prodyšnost. Naměřené hodnoty Objem vzduchu prošlý vzorkem : V = 2 L = 2 dm 3 = 2 x 10 6 mm 3 Výška zkušebního vzorku : h = 50 mm Plocha příčného průřezu zkušebního vzorku : Tlak vháněného vzduchu : (Dopočítáme z naměřené výšky vodního sloupce) 1 mm = 10 Pa p1 = 38 mm * 10 = 380 Pa p2 = 42 mm * 10 = 420 Pa p3 = 40 mm * 10 = 400 Pa Čas potřebný na průchodu vzduchu vzorkem : t1 = 40 s t2 = 45 s t3 = 43 s Výpočet Aritmetický průměr 296,6 Odchylky P1 = 11,5 % P2 = 10,4 % P3 = 1,3 % Zkouška je neplatná, protože se některé zjištěné hodnoty liší od jejich aritmetického průměru o více než 10%.
Určení pevnosti v tlaku Zkušební vzorek ( váleček o průměru 50mm a výšce 50mm) se vloží mezi čelisti a vyvolá se na něj plynulý tlak až do jeho porušení. V okamžiku porušení se zjistí z přístroje pevnost v tlaku. Aritmetický průměr 75,6 Odchylky = 2,1 % = 2,2 % = 3 % Pevnost v tlaku formovací směsi je 75,6. Všechny naměřené hodnoty jsou v toleranci 5% vůči aritmetickému průměru a tudíž je zkouška platná. Určení pevnosti ve smyku Zkouška probíhá podobně jako zkouška v tlaku. Čelisti jsou půlkruhové a působí jen na protilehlé poloviny. Aritmetický průměr 16,5 Odchylky = 0 % = 2,8 % = 0,8 % Pevnost ve smyku formovací směsi je 16,5. Všechny naměřené hodnoty jsou v toleranci 5% vůči aritmetickému průměru a tudíž je zkouška platná.
Stanovení vyplavitelných podílů Použitá metoda - odplavovací Ve vroucí vodě s přísadou hydroxidu sodného dojde k oddělení zrna písku os vyplavitelných zrn. Následně se vyplavené částice odsají. Tento postup se opakuje několikrát. Poté se písek vysuší při teplotě 110 C a následně zváží. Z rozdílů hmotností směsí původní směsi a po vyplavení se zjistí hodnota vyplavitelných podílů. Zadané hodnoty Hmotnost vysušeného slévárenského písku před vyplavením: Hmotnost vysušeného písku po plavení: Výpočet z m s množství vyplavitelných látek hmotnost vysušeného slévárenského písku před plavením (g) m o hmotnost vysušeného ostřiva po plavení (g) Aritmetický průměr 2,4 % Odchylky Z1 = 17 % = 16,6 % Hodnota vyplavitelných podílů je 2,4 %. Zkouška je platná, protože hodnoty jsou v toleranci 20% vůči aritmetickému průměru. Dle klasifikace písku podle ČSN Hubený H0 I
Síťový rozbor Písek prosíváme jednotlivými síty o průchodnosti zrna o určité velikosti : 1,4 1,00 0,71 0,50 0,355 0,25 0,18-0,125 0,09 0,063 0,045mm. Z těchto rozdělených zrn podle velikosti se následně spočítá jejich procentuální množství a z hodnot se vytvoří semilogaritmický diagram. Zadané hodnoty granulometrie z navážky 2*50g Síta (mm) g 1,6-0,8-0,63-0,4 0,78 0,315 5,86 0,2 47,6 0,16 23,64 0,1 21,16 0,071 0,79 0,056 - dno 0,17 100 Výpočet Na sítech o rozměrech 1,6 ; 0,8 ; 0,63 ; 0,056 nezůstaly žádná zrna Příklad pro síto (0,4) x p procentuální množství ostřiva na sítě m p - hmotnostní frakce ostřiva na příslušném sitě (g) m s - hmotnost původní navážky slévárenského písku před plavením (g)
Síta (mm) m p x p x p 1,6 0 0,8 0 0,63 0 0,4 0,78 0,78 0,78 0,315 5,86 5,86 6,64 0,2 47,6 47,6 54,24 0,16 23,64 23,64 77,88 0,1 21,16 21,16 99,04 0,071 0,79 0,79 99,83 0,056 99,83 Dno 0,17 0,17 100 100 100 100 Diagram zrnitosti ostřiva Z křivky zjistíme následující hodnoty : d 25 = 0,29 mm d 50 = 0,21 mm => druhá část klasifikačního znaku 22 d 75 = 0,17mm d 50 velikost středního zrna ostřiva d 75, d 25 jejich poměr d 75 : d 25 určuje pravidelnost zrnitosti ostřiva d 75 : d 25 = 0,586 mm => třetí část klasifikačního znaku C
Závěr Provedením zkoušek formovací směsi jsme získali následující hodnoty : Průměrná hodnota vlhkosti je neplatné a je třeba opakovat., naměřené hodnoty se však liší o více než 10%, takže měření je Průměrná hodnota prodyšnosti je 296,6 jednotek prodyšnosti / o více než 10%, takže měření je neplatné a je třeba opakovat. /, naměřené hodnoty se však liší Průměrná hodnota pevnosti v tlaku je 75,6. Průměrná hodnota pevnosti v tlaku je 16,5 Stanovení vyplavitelných podílů a síťový rozbor ukázal druh formovací směsi, tedy HO I 22 C