V rámci mého rešeršního sledování plynotvornosti slévárenských formovacích a jádrových smČsí jsem pouze orientaþnČ provedl zkušební mČĜení. MČĜení bylo provedeno na 10 vzorcích CT smČsi. Tato smČs obsahovala ostĜivo, kterým byl slévárenský písek ST 55 PAP (viz. pĜíloha þ. 1) s velikostí stĜedního zrna 0,16 mm Dodavatelem tohoto ostĜiva je firma Sklopísek StĜeleþ. Pojivem smČsi byl Novanol, který tvoĜil 2 hmotnostní % ve smČsi.
K mČĜení bylo použito uvedené mČĜící zaĜízení, viz obr. 16. Toto zaĜízení mČĜí na základČ aplikace stavové rovnice pro izotermický dČj:
konst V
p . =
(22)Rovnice (22) je dále upravena na tvar:
∆ V . p
a= ∆ p . V
0 (23) Kde znaþíǻV – zmČnu objemu uvolnČných plynĤ ze smČsi;
ǻp – zmČnu tlaku uvolnČných plynĤ ze smČsi;
V0 – objem mČĜící soustavy (V0 = 1995 cm3);
pA – atmosferický tlak (97.103 Pa).
Vzorky pro mČĜení plynotvornosti byly pĜipraveny dle výše uvedeného postupu.
Vyrobené vzorky jsou patrné z obr. 18, jejich hmotnost se blížila 1 g.
Pro mČĜení plynotvornosti byla hmotnost každého vzorku upravena na hodnotu 1 ± 0,001 g. MČĜení plynotvornosti vzorkĤ 1± 0,001 g probČhlo pĜi teplotČ 1000°C. Protože z dĜíve provádČných experimentĤ [5], [10] vyplynulo, že vývin plynĤ smČsí pĜi zahĜívání probČhne bČhem 120 s, proto i mé mČĜení plynotvornosti probíhalo po dobu tepelné zátČže 120 s. MČĜící zaĜízení registruje namČĜené hodnoty objemĤ uvolnČných plynĤ pro pĜíslušné þasové okamžiky. Pomocí programu MS Excel byly tyto hodnoty zpracovány do grafické závislosti, viz obr. 19. Tato grafická závislost je prĤmČrem namČĜených hodnot z 10 experimentálních mČĜení plynotvornosti. Z obr. 19 je patrné, že k prudkému nárĤstu plynotvornosti dochází do þasového okamžiku 13 s od poþátku tepelného zatížení.
Obr. 19 Vznik plynotvornosti ve zkoušené sm
Čsi v závislosti na
þase
ͶǤ DISKUSE POZNATKģ A VÝSLEDKģ
Poznatky obsažené v této rešeršní práci pĜináší dílþí informace o plynotvornosti formovacích a jádrových smČsí. Plynotvornost je nepĜíjemnou vlastností, která vzniká pĜi tepelném zatížení forem a jader odlévanou taveninou.
Jak je z výše uvedeného patrné, plynotvornost je vyjadĜována v cm3 na 1g smČsi, pĜípadnČ na cm3 smČsi. Množství uvolnČných plynĤ v pískové formČ je závislé na druhu pojiva a jeho podílu ve smČsi. Dále je také dĤležitá zrnitost ostĜiva i obsah rĤzných pĜísad, jako jsou napĜ. látky urþené k vyvolání vytvrzovacích reakcí, þi k dosažení technologických požadavkĤ na samotná jádra. Škodlivý vliv tČchto plynných produktĤ závisí na jejich množství, na prudkosti jejich vývinu a na jejich složení.
Vznikající plyny tvoĜí smČs, kde pĜevládají redukþní složky (CO, H2). Jejich únik z místa vzniku do volné atmosféry se projevuje urþitým tlakem. Ten je závislý na množství, rychlosti vývinu plynĤ a odporu kladeným formou. PĜi vysokých hodnotách tohoto tlaku v blízkosti líce formy mĤže dojít k proniknutí plynĤ do taveniny v dutinČ formy a tím ke vzniku plynových bublin v odlitku.
UvolĖování plynĤ a par ve formách þi v jádrech zaþíná na rozhraní formy a taveniny (na líci formy) a tato oblast vývinu plynĤ se posouvá hloubČji do formy, dle teploty ohĜevu formy a dle teplot rozkladu jednotlivých složek smČsi. Z hlediska pojiv je obecnČ známo, že vyšší plynotvornost vykazují pojiva organického charakteru, než pojiva anorganická. NapĜ.
anorganické pojivo bylo použito pĜi mČĜení mé jádrové smČsi (Novanol). Výsledná plynatvornost þiní cca 10,4 [cm3.g-1]. V porovnání s výsledky mČĜení, které byly provádČny v práci [10] se smČsí na bázi pryskyĜiþného pojiva (jádrová smČs PcL1). Tato smČs vykazovala pĜi teplotČ 1000 °C maximální hodnotu plynotvornosti 28,83 [cm3.g-1]. Z tohoto dĤvodu jsou v souþasné dobČ trendy používat více anorganická pojiva. Je to napĜ.
anorganický pojivový systém, který je uvádČn pod názvem INOTEC®, využívá tĜíkomponentní složky: silikátové pojivo (1,8 až 2,5 %), urycholovaþ reakce (0,1 až 1 %) a v pĜípadČ nutnosti také speciální ostĜivo oznaþované INOMIN ®(tvoĜí 1 až 30 %) hmotnosti
5. ZÁVċR
o problematice a vzniku plynotvornosti a zpĤsobech jejího mČĜení, souþástí þehož je i popiskonstrukce a mČĜení na zaĜízení pro zkoumání plynotvornosti umístČného na katedĜe KSP TU v Liberci.
Z obsahu práce vyplývá, že problematiku vzniku plynĤ a jejich pronikání do taveniny, s tím spojená horší jakost odlitku, je nutné sledovat a pokoušet se jí pĜedcházet. NejvČtší plynotvornost z látek používaných pĜi tvorbČ netrvalých formovacích smČsí vykazuje voda a jiná kapalná rozpouštČdla, mezi pojivy pĜedevším pojiva anorganická.
Díky moderní technice je možné sledovat chování smČsí pĜi tepelném namáhání a vyvodit dĤsledky, které tuto negativní vlastnost omezí. Pro co nejmenší plynotvornost je nutné zvolit správné množství a druh pojiva, zajistit co nejlepší prodyšnost formy a správný odvod plynĤ.
Na základČ poznatkĤ uvedených v této práci je možno vytvoĜit tyto dílþí poznatky:
• Plynotvornost slévárenských formovacích a jádrových smČsí je nepĜíjemnou vlastností, která se projevuje pĜi utváĜení odlitku ve slévárenské formČ a mĤže zpĤsobovat jeho vady, nejþastČji plynové dutiny.
• Vyšší plynotvornost vykazují formovací a jádrové smČsi založené na bázi organických látek. Proto ke snížení plynotvornosti tČchto látek pĜispívají pojiva anorganického charakteru.
• Sledování pynotvornosti látek není v technické praxi jednoduché, nelze vyrobit zaĜízení, které by mČĜilo plynotvornost velkých forem, proto z tohoto dĤvodu se používají metody nepĜímé, pĜi kterých dochází pouze k tepelnému zatČžování sledovaného vzorku formovací nebo jádrové smČsi a hodnotí se výše uvolnČných plynĤ pĜi vyšších teplotách (cca 1000, 1200 °C). K tomuto úþelu je potĜebné speciální mČĜící zaĜízení.
6. SEZNAM LITERATURY:
[1] KALOUSEK J., KALOUSKOVÁ G., HOLUBEC Z. – Fyzikální chemie metalurgických procesĤ, [Skripta ]. FS,VŠST Liberec 1990.
[2] NOVÁ, I. - Teorie slévání I. [ Skripta]. FS-KSP, TU v Liberci 2006.
[3] SLOVÁK S., RUSÍN K. - Teorie slévání, SNTL Praha 1990.
[4] JELÍNEK P. – Pojivové soustavy slévárenských formovacích smČsí., ISBN 80-239-2188-6 Ostrava 2004.
[5] MACHUTA J. – Posouzení plynatosti vybraných slévárenských smČsí, [diplomová práce], TU v Liberci 2007
[6] JENýOVSKÝ M. – Posouzení plynatosti vybrané formovací smČsi [bakaláĜská práce], Tu v Liberci 2006.
[7] NOVÁ I., MACHUTA J. – Sledování plynatosti formovacích a jádrových smČsí.
Slévárenství. LVI, þ.-1-2,2008, s 43-47, ISSN 0037-6825 [8] PETZRŽELA L. - Slévárenské formovací látky, Praha 1955
[9] NOVÁ I. , NOVÁKOVÁ I., BRADÁý J. - Techonolgie I., [skripta]. Tu v Liberci 2006 [10] MACHUTA J. - Sledování vlastností formovacích a jádrových smČsí bČhem jejich tepelného namáhání, [disertaþní práce], TU v Liberci 2010
[11] MÜLLER, J., TEGEL, M. - Inovativní Ĝešení pro slévárny využívající anorganické principy. Slévárenství LVI, 2008, þ. 3-4, s. 120 - 122. ISSN 0037-6825.
[12] Www.kerlubna.cz [online]. 2010 [cit. 2011-05-19]. Keramické hmoty. Dostupné z WWW: <http://www.kerlubna.cz/imgvyr/ad001.jpg>.
[13] Www.vsb.cz [online]. 2006 [cit. 2011-05-19]. Nerudní a stavební suroviny. Dostupné z WWW: <http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/nerudy/olivín%2002_resize.JPG>.
[14] Www.vsb.cz [online]. 2006 [cit. 2011-05-19]. Ložiska nerud. Dostupné z WWW:
<http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/nerudy/kaolinit%2001_resize.JPG>.
[15] ww.vsb.cz [online]. 2006 [cit. 2011-05-19]. Nerudní a stavební suroviny . Dostupné z WWW:
<http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/nerudy/montmorillonit%2001_resize.JPG>.
[16]