專利名稱：一種覆膜砂高溫性能的測定方法
一種覆膜砂高溫性能的測定方法技術領域：
本發(fā)明屬于鑄造領域覆膜砂性能的測定方法，涉及一種鑄造用覆膜砂高溫性能的測定方法，尤其是涉及一種通過對非金屬材料高溫強度試驗儀負荷傳遞及定負荷加載系統(tǒng)的改進，并通過利用所述改進后的儀器對覆膜砂的高溫抗壓強度、定負荷下的高溫耐熱時間及膨脹率進行準確測定的覆膜砂高溫性能的測定方法。背景技術：
鑄造用覆膜砂的高溫性能，主要是指由覆膜砂制作的砂芯，在1000°c以上高溫環(huán)境下的抗壓強度、定負荷下的高溫耐熱時間及膨脹率。覆膜砂的高溫性能決定了砂芯在鑄件澆注條件下的狀態(tài)，它可直接影響鑄件的質量與成品率，特別是對于復雜的薄壁類鑄件， 覆膜砂的高溫性能如出現(xiàn)不良，在澆注鑄件時會出現(xiàn)變形、開裂、斷芯等質量缺陷，澆注的鑄件也會出現(xiàn)大量廢品。目前，覆膜砂的高溫性能特別是高溫抗壓強度、定負荷下的高溫耐熱時間及膨脹率，國內還沒有公開使用的測定方法以及可參考的技術資料可以借鑒，另外，在國家標準 GB/T 8583-2008中，也只是僅有覆膜砂高溫熱變形的簡單測定方法介紹，在實際操作中很不實用。上述所涉及的覆膜砂高溫性能的定義系指高溫抗壓強度指模擬鑄造的實際條件，測定覆膜砂芯試樣在高溫環(huán)境中(ΙΟΟΟ 以上)的抗壓強度；定負荷下的高溫耐熱時間指測定覆膜砂試樣在高溫環(huán)境中(ΙΟΟΟ 以上)定負荷的作用下保持不潰散的時間；定負荷下的高溫膨脹率指測定覆膜砂試樣在高溫環(huán)境中(ΙΟΟΟ 以上)定負荷的作用下，試樣在某一方向上受熱后的膨脹量與試樣該方向原始長度的比值。鑄造用覆膜砂是一種非金屬材料，而目前在國內所用的非金屬材料高溫強度試驗儀僅用于陶瓷、水泥等較大負荷的非金屬材料的高溫性能測定，其主機主要包括箱座、加載機構、傳感器支柱、負荷傳感器、配重塊、傳導柱、接料盤、配重環(huán)、位移傳感器、柱套、下試柱、上試柱、高溫爐、電控箱和一些輔助部件。該主機在用于Φ30πιπιΧ50πιπι試樣的常溫抗壓強度、高溫抗壓強度、定負荷下高溫試樣的熱變形、高溫下試樣的熱膨脹等試驗的過程中， 其所配負荷傳感器為20000Ν。對于覆膜砂高溫性能測定試驗來講，采用非金屬材料高溫強度試驗儀存在有以下幾點不足
Α、覆膜砂高溫性能測定一般制成Φ IOmm試樣，高溫下其所能承受負荷不超過200Ν，所以非金屬材料高溫強度試驗儀原配負荷傳感器不適合用于進行覆膜砂高溫性能的測定。B、由于在非金屬材料高溫強度試驗儀的負荷傳遞系統(tǒng)中，傳導柱與柱套之間是面的接觸，測定時，在傳導柱上升的過程中，兩者之間的摩擦阻力較大(理想狀態(tài)下阻力應該等于或接近零)，其主要表現(xiàn)在在空載情況下，傳感器與傳導柱一起向上運動時，會有 ION 15Ν的不同負荷(摩擦阻力)，在加載的情況下摩擦阻力會更大，但實際上，在覆膜砂的高溫強度測定時負荷不大于200Ν，高溫定負荷下的耐熱時間試驗中其定負荷僅為8Ν，儀器系統(tǒng)誤差明顯偏大，且重復性極差，無法通過計量檢定，所以不能滿足對覆膜砂進行高溫性能測定的要求。如采用1000 N負荷傳感器，儀器改進前用標準測力環(huán)進行計量檢定，其測得數(shù)據(jù)見下表。 儀器改進前的計量檢定結果
權利要求
1. 一種覆膜砂高溫性能的測定方法，首先需借助對現(xiàn)有設備的改進，即首先需對非金屬材料高溫強度試驗儀作一些技術改進，具體如下(1)更換小負荷傳感器，即將非金屬材料高溫強度試驗儀原配置的20000N負荷傳感器更換為1000N的負荷傳感器，使之能夠適用于覆膜砂高溫性能的測定；(2)減小負荷傳感器的上升阻力，即在傳導柱與柱套之間嵌入直線軸承，可將此前傳導柱與柱套之間相對運動而產生由原來的滑動摩擦變?yōu)閭鲗еc直線軸承之間的滾動摩擦，從而使傳感器在上升的過程中所受阻力大為減小，基本實現(xiàn)試驗負荷接近于零阻力的傳遞，進而可實現(xiàn)對低負荷下覆膜砂高溫性能的準確測定；(3)實現(xiàn)恒定負荷加載，即儀器原平衡系統(tǒng)為下試柱、接料盤、配重環(huán)及傳導柱等部件的重量和與配重塊重量相等，在此將接料盤上的配重環(huán)設計為一個或多個標準砝碼，其中至少有一個砝碼重量等于試驗定負荷；在進行定負荷試驗時，需將配重環(huán)標準砝碼中等于試驗定負荷的砝碼取下，即可實現(xiàn)對試樣施加向上恒定負荷的目的；其特征在于所述覆膜砂高溫性能的測定方法A.試樣制備試樣是在專用的覆膜砂制樣機上制作的，試樣尺寸為Φ10 mmX20mm;所述制備過程是將Φ IOmmX 20mm試樣模具擦上少許脫模劑，放入制樣機內，合上上加熱板； 按下覆膜砂制樣機電源開關，將覆膜砂制樣機溫度升到232°C，掀開上加熱板，用加料器將覆膜砂樣品倒入模具的試樣型腔內，用刮刀快速將多余砂子刮去，合上上加熱板，然后扳下計時開關按鈕，計時器開始計時保溫；到達保溫時間120秒后，掀開上加熱板，用取模柄將模具小心取出，打開模具，用取模柄輕按試樣，使試樣脫出；試樣冷卻后將試樣上端輕輕磨平待用；B.高溫抗壓強度的測定將爐溫升至設定的試驗溫度1000°c，在下試柱上放置好試樣，將高溫爐下降，套住試樣，在給定的溫度1000°C下保溫1分鐘，啟動箱座內的加載電機，對試樣加載，這時傳感器支柱上所述的負荷傳感器傳遞信號給試驗儀記錄機構，直到試樣破壞為止；試驗儀記錄的最大載荷除以試樣截面積即為該試樣在設定溫度下的抗壓強度；C.定負荷下高溫耐熱時間的測定1)首先將負荷傳感器下降，至可輕松在下試柱上放置試樣為宜；2)將配重系統(tǒng)中定負荷用砝碼取下，對試樣施加恒定負荷；3)在下試柱上放置試樣，下降高溫爐套到規(guī)定位置，立即開始記錄直到試樣潰散、接料盤突然上升為止的時間，即為覆膜砂試樣定負荷高溫下的耐熱時間；D.定負荷下高溫膨脹率的測定1)首先將負荷傳感器下降，至可輕松在下試柱上放置試樣為宜；2)將配重系統(tǒng)中定負荷用砝碼取下，對試樣施加恒定負荷；3)在下試柱上放置試樣，下降高溫爐套到規(guī)定位置，同時觀察位移記錄表起始位置， 隨著受熱時間的推移，位移記錄表中位移變化會達到一個最大值，此最大位移變化值與試樣初始長度的比值，即為該覆膜砂試樣定負荷高溫下的膨脹率。
全文摘要
本發(fā)明屬于鑄造領域覆膜砂性能的測定方法，涉及一種覆膜砂高溫性能的測定方法，包含試樣制備、高溫抗壓強度測定、定負荷下的高溫耐熱時間測定和定負荷下的高溫膨脹率測定等試驗步驟；本發(fā)明對覆膜砂的高溫抗壓強度、定負荷下的高溫耐熱時間及其膨脹率，可實現(xiàn)準確測定；對鑄造用的耐高溫覆膜砂質量進行有效的監(jiān)測，鑄造生產單位可通過選用高溫性能好的覆膜砂，大大降低澆鑄時由于砂芯變形、開裂、斷芯造成的鑄件廢品率；本發(fā)明僅需對非金屬材料高溫強度試驗儀，稍作適應性技術改進，即可用于對覆膜砂高溫性能進行測定，減少了設備投入；本發(fā)明具有操作快捷，簡單方便，且結果準確可靠，并能夠滿足日常的生產檢驗和科研的需要。
文檔編號G01N3/18GK102313671SQ201010579370
公開日2012年1月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權日2010年12月9日
發(fā)明者劉新杰, 史小陽, 周在立, 焦風菊, 邵經峰, 馬春慶 申請人:中國一拖集團有限公司