Формовочных и стержневых смесей

 

Метод	Сущность метода	Датчик сигнала влажности	Достоинства	Недостатки	Особенности применения
Электрокондуктометрический	Определение влажности материала по его электропроводности	Два электрода, помещён-ные в контролируемую среду	Простота устройства	Зависимость результата измерения от хими-ческого состава среды	Расстояние между электродами должно быть не менее 25 мм во избежание влияния размера зерна. Измерение предпочтительно вести на переменном токе, чтобы исключить эффект поляризации
Ёмкостный	Определение влажности материала по его диэлектрической проницаемости	Конденсатор, между обкладками которого помещёна проба материала	Простота реализации	Зависимость результата от степени уплотнения пробы	Необходимо производить измерение на токе высокой частоты для повышения чувствительности и ослабления эффекта электрических потерь

 

 

Диэлектричес-ких потерь	Влажность определяется по зна-чению диэлектрических потерь, обращаемых в теплоту	Катушка индуктивности, в которую вводят пробу контролируемого материала	То же	То же	Проба влажного материала нагружает колебательный контур потерями, измеряемыми электрическим способом
Нейтронный		Приёмник ядерного излучения	Не требуется стандартного уплотнения пробы	Радиационная опасность	Автоматически вводится поправка на плотность материала
Ядерного магнитного резонанса	Резонансное взаимодействие высокочастотного излу-чения с ядрами атомов водорода	ЯМР – радиоспектрометр	Раздельное определение содержания влаги в различных её формах	Сложность и высокая стоимость средств измерения	–
По техно-логичес-ким свой-ствам материала	Косвенный контроль влажности (см. в тексте)	Фотоэлемент, экранируемый от источника света струёй смеси	Учитываются фактические технологические свойства смеси	–	Необходима индивидуальная градуировка в местных условиях производства

 

Соответственно этим составляющим полного тока различают следующие методы контроля влажности:

1) электрокондуктометрический (по величине I _cп);

2) ёмкостный (по величине I _с);

3) диэлектрических потерь (по величине I _п).

Емкостный метод и метод диэлектрическихометрических потерь часто объединяют под общим названием диэлькометрического метода. Высокая эффективность ёмкостного метода обусловлена значительным различием диэлектрической проницаемости e у воды (81) и сухих компонентов формовочных материалов (кварцевый песок – 6 … 7). Однако получение стабильных результатов измерения влажности требует постоянного уплотнения контролируемого материала между электродами электрокондуктометрического датчика или между электродами ёмкостного (конденсаторного) датчика. Кроме того, изменение химического состава контролируемого материала может вызвать дополнительную погрешность электрокондуктометрического метода измерения.

Этих недостатков лишен нейтронный метод измерения влажности сыпучих материалов. Здесь используется плутоний-бериллиевый препарат. При распаде атомов плутония выделяется значительное количество a - частиц. Под их воздействием протекает реакция образования быстрых нейтронов

.

Образовавшиеся при упругом взаимодействии быстрых нейтронов с ядрами атомов водорода (протонами) воды анализируемого материала медленные нейтроны детектируются пропорциональным газоразрядным счетчиком с формированием выходного электрического сигнала, пропорционального измеряемой влажности. Часть быстрых нейтронов взаимодействует с ядрами элементов с большими атомными номерами и замедляется значительнее. Этот поток нейтронов детектируется другим счетчиком, выходной сигнал которого пропорционален плотности анализируемого материала и используется для корректировки результата измерения влажности.

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на резонансном поглощении или излучении энергии электромагнитных волн высокой частоты ядрами атомов водорода в составе воды, находящимися в постоянном магнитном поле. Этот метод позволяет измерять содержание влаги в различных её формах. Однако ЯМР – радиоспектрометры характеризуются сложностью устройства и высокой стоимостью.

Параллельно с совершенствованием методов измерения собственно влажности формовочных материалов в ряде случаев актуальным оказывается контроль технологических характеристик формовочных и стержневых смесей таких, как формуемость (сыпучесть). Последняя является функцией гранулометрического состава сухого вещества, количества воды и содержания связующих, в том числе – активной глины.

Под формуемостью подразумевают способность увлажнённого формовочного материала просыпаться через щель, размер которой связан со способностью материала заполнять полости опоки с моделью или стержневого ящика. Если смесь просыпается через узкую щель, то формуемость высокая, и наоборот.

Одно из известных устройств контроля формуемости (рис. 3.) содержит пробоотборник 1, разрыхлитель 2, вибропитатель с лотком 3 (который подвешен на пластинах и снабжен приводом 7), взвешивающий конвейер 4 с постоянной скоростью ленты, датчик расхода 5 и вторичный прибор 6. В лотке вибропитателя имеются две щели а и б, причём верхняя щель а шире нижней б и расположена ближе к пробоотборнику. Контролируемая смесь пробоотборником 1 подается в приёмную воронку разрыхлителя 2 и падает на верхнюю деку лотка 3. Смесь, перемещаясь по верхней деке, доходит до щели а, где просыпается на нижнюю деку. При этом часть смеси проходит через щель б и попадает на взвешивающий конвейер 4. Масса смеси на ленте конвейера контролируется дифференциально-трансформаторным датчиком 5 и регистрируется вторичным прибором 6 со специально градуированной шкалой.

Важнейшими литейными свойствами металлов и сплавов являются их жидкотекучесть и изменение объема в процессе кристаллизации (усадка).

Жидкотекучесть сплава зависит от его химического состава и степени перегрева над температурой ликвидуса и теряется при охлаждении сплава после образования опреде­ленного количества твердой фазы.

 

 

Рис.3. Схема устройства формуемости литейных материалов

 

Широкое применение при определении жидкотекучести металлов и сплавов находит стандартная спиральная проба. С помощью двух оболочковых полуформ отливают спираль постоянного сечения и ее длину используют в качестве меры жидкотекучести данного литейного материала. Особенность устройства для отливки спиральной пробы заключается в обеспечении постоянного напора при заполнении формы и измерении температуры металла (сплава) термопарой не­посредственно в мерной чаше.

Объеёмная проба Нехендзи — Купцова позволяет наряду с жидкотекучестыо определить объемную усадку испытуе­мого металла или сплава. При этом используют кокильные или стержневые формы.

Линейная усадка может быть измерена специальным прибором, принцип действия которого основан на измерении усилия, с которым подвергающаяся усадке отливка в виде тонкого длинного стержня растягивает пружины индикато­ров с наклеенными на них тензодатчиками.

Исследование состава и микроструктуры углеродистых сплавов и чугунов целесообразно производить с применением современных компьютерных бражения в поле зрения микроскопа. Так, положительно себя зарекомендовал анализатор изображения “Thixomet Standart”, позволяющий, в частности, определять процентное содержание отдельных фаз, видимых под микроскопом и воспринимаемых телевизионной камерой с передачей информации в компьютер. Передача может вестись по одному из трёх каналов – Микроскоп, Микротвёрдомер, Макросъёмка.

 

Вопросы для самопроверки

1. В чём различие между прямым, косвенным, совместным и совокупным измерениями?

2. Охарактеризуйте разновидности погрешностей измерения.

3. Что называют классом точности контрольно – измерительного прибора?

4. Как определяют “нормирующее значение” измеряемой величины при назначении класса точности средства измерения?

5. В какие сроки производится периодическая поверка средств измерений?

6. Для чего предназначены автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)?

7. Что позволяют определить хроматографы при исследовании объектов литейного производства?

8. Какие физические методы применяют при определении состава металла и шлака по ходу плавки?

9. В чём заключается рентгено – флуоресцентный метод анализа химического состава вещества?

10. Чем отличается эмиссионный вакуумный метод анализа металла и шлака от рентгено – флуоресцентного метода?

11. Опишите принцип действия прибора для экспрессного определения углеродного эквивалента чугуна.

12. Какими методами осуществляют экстракцию газов из пробы металла для определения его газосодержания?

13. Какими способами возможно исследование неметаллических включений в металлах и сплавах?

14. Как определяют жидкотекучесть сплава?

15. Что позволяет определить объёмная проба Нехендзи – Купцова?

16. Опишите принцип действия прибора для определения линейной усадки затвердевающего металла (сплава).

 

Закончив изучение материалов настоящего раздела, студенту необходимо пройти тестирование для суждения о качестве усвоения изучаемого материала, для чего обратиться к разделу 4.3.Тесты.