Оптимальное тестирование литейного песка требует использования надежных трамбовок

Инструмент для трамбовки песка (далее — просто трамбовка) — основная часть оборудования лаборатории тестирования песка любого литейного производства. Данный инструмент используется как для того, чтобы осуществлять испытание уплотняемости образцов песка, так и для того, чтобы создавать стандартные песчаные образцы на предмет испытания песка на проницаемость, сжимаемость, сопротивление раскалыванию и срезу, хрупкость, плотность осадки конуса и влажностный предел прочности.

Вес типовой трамбовки составляет около 6 кг, а диаметр — примерно 5 см. В действии же данный инструмент усиливается еще примерно на 5 см. Проба песка, которую предстоит испытать, находится в испытательной шахте, которая представляет собой трубку диаметром 5 см. Головка уплотняющего устройства погружается достаточно медленно — достаточно медленно для того, чтобы не возникало предуплотнения песка. Управление трамбовкой песка осуществляется путем медленного поворачивания кулака — при этом вес обрушивается на пробу трижды, чтобы поднять и опустить вес 3 раза. Слишком быстрое поворачивание кулака — очень распространенная ошибка, к сожалению, нередко свойственная данному процессу тестирования. Понятно, что для испытания, о котором идет речь, подготавливается полная трубка такого песка, о котором известно все: вес, плотность, влажность. В соответствии с мировыми нормами подобных испытаний это проба песка диаметром 5 см и высотой 5 см. Да, диаметр данной трубки ограничивает диаметр собственно образца, но вес песка должен соответствовать стандартной 5-сантиметровой высоте образца (в пределах допуска, обозначенного верхними и нижними рисками на индикаторе допуска). Вес, которому соответствует высота образца после трех уплотняющих воздействий, и регистрируется как нормативный вес образца. Именно этот вес используется при изготавливании всех стандартных экземпляров того образца песка (для таких последующих тестов, как проницаемость и первоначальное сжатие), которые, тем не менее, не имеют надлежащих измерений или не сформированы с надлежащей нагрузкой и поэтому не будут способствовать получению правильных результатов испытаний согласно стандартам промышленности.

В типовой пескоиспытательной лаборатории литейного предприятия ежечасно осуществляются испытания на уплотнение, проницаемость, а также на восприятие первоначальных сжимающих и раскалывающих нагрузок на одной и той же тест-линии. При этом трамбовка песка используется примерно 24 раза за одну смену. Такая трамбовка представляет собой оборудование, рассчитанное на сильный износ. Если трамбовка песка плохо укреплена или используется неправильно, вероятность изменчивости всех испытательных результатов сильно увеличивается. А ведь на данные испытания песка полагаются, чтобы отражать изменения в его состоянии. Поэтому любые отклонения (как в состоянии оператора, так и в состоянии оборудования) должны быть сведены к минимуму. Для того, чтобы уменьшить вероятность изменения состояния оборудования, различные части трамбовки песка должны тестироваться на периодической основе (в зависимости от частоты использования), чтобы гарантировать надлежащую функциональность. В процессе монтажа трамбовка должна быть должным образом установлена, чтобы обеспечить необходимую энергию трамбования. Вес трамбовки должен обрушиваться по возможности вертикально (с минимальным контактом с шахтой). Если трамбовка не будет установлена достаточно ровно, то вес будет иметь тенденцию съезжания по одной из сторон шахты, вызывая трение и увеличенное изнашивание оборудования (с одной стороны), а также ненадлежащее уплотнение образца (с другой). Трамбовка песка должна устанавливаться на консольной основе. В этом случае воздействие, в основе которого лежит потенциальная (связанная с гравитацией) и кинетическая (связанная с энергией пружины) энергия, обеспечивает устойчивый характер трамбования. В некоторых случаях (если нет уверенности в том, что верстак недостаточно прочен или устойчив), возможно, есть смысл установить уплотняющее тестовое оборудование непосредственно на пол с надежным креплением к нему. Высота падения уплотняющего кулака должна соблюдаться такой, чтобы была гарантия того, что кулак падает с высоты 5 см (плюс-минус 0,8 мм). Если кулак изнашивается (с одной стороны) и не падает с надлежащей высоты (с другой), то трамбовка не обеспечит должной энергии падения, и плотность образца будет меньше стандартной. Это может отрицательно отразиться на результатах и всех последующих испытаний, а значит, и на качестве литья. Например, результаты уплотнительного теста могут оказаться заниженными, теста на проницаемость — завышенными. Результаты замера первичного сжатия — опять-таки, заниженными (ну и понятно, что в противном случае результаты всех названных тестов изменяются в противоположную сторону и вновь не являются достоверными). Изнашивание штока может наступить из-за трения о стенки шахты. Когда шток становится негабаритным из-за трения, вес кулака может склониться к одной стороне шахты, вызывая увеличенное трение с этой стороны (и обусловливая уменьшение энергии уплотнения образца).

Для того, чтобы убедиться в том, что трамбовка песка развивает достаточно энергии, чтобы создавать стандартные тестовые образцы, используются специальные испытательные кольца. Данные кольца тестируются тройным воздействием (находясь на специальной наковальне) с указанной высоты. После трамбования диаметр проверяется микрометром, чтобы гарантировать, что кольца искажают показания в пределах соответствующих требований. При этом указывается надлежащая энергия трамбования. Если уровень данной энергии будет слишком низок или слишком высок, то полученные образцы будут нестандартны. И эта нестандартность может повлиять на результаты других испытаний. Понятно, что смещающиеся части описываемого испытательного механизма должны смазываться. При этом не должны использоваться тяжелые смазки, способствующие сбору загрязнений. Для старых трамбовок без подшипниковых сочленений рекомендуется легкая силиконовая смазка. Для более новых видов лабораторного оборудования (с подшипниками) рекомендуется нефтяная смазка «три в одном». Все части оборудования должны быть в состоянии свободно перемещаться в шахте как с минимальным залипанием, так и с минимальным трением. Сама трубка (шахта) должна регулярно проверяться — должна быть гарантия того, что она не изношена чрезмерно, не заржавлена. При новой поставке внутренняя поверхность трубки должна иметь гладкость в пределах 3-6 среднеквадратичных значений. После того, как образец извлечен из трубы, ее внутреннюю поверхность следует смазать агентом разделения на основе силикона, чтобы гарантировать, что на стенке не нарастает глинистая пленка (от воздействия сырого песка). Труба, смазываемая должным образом, легко освобождается от пробы песка путем легкого нажатия на трубу на месте извлечения образца. Еще раз напомним: от своевременных измерений трубы получения образца зависит верный диаметр образца (5 см). Чрезмерно изношенная труба — источник получения образцов негабаритных диаметров. Место извлечения образца оснащено направляющими (при извлечении образца положение трубы должно быть строго вертикальным). Если труба сильно изношена, между нею и направляющими возможно наличие чрезмерного зазора.

Кроме того, пост демонтажа должен иметь плоскую поверхность. Если поверхность данной площадки изнашивается, ее вогнутость так влияет на характеристики образца, что таковой, имея выпуклое основание, демонстрирует ошибочные испытательные результаты по проницаемости, сжатию и т.д. Лейбл допуска образца должен быть размещен в пятисантиметровом промежутке между опорной чашкой и головой трамбовки. Местонахождение этой метки должно быть точно таким, чтобы получались стандартные пятисантиметровые экземпляры. Если произведенные экземпляры являются больше или меньше допустимой терпимости (обозначенный верхними и более низкими линиями предела), могут быть затронуты все испытательные результаты. Масштаб сопоставимости должен быть обязательно проверен, чтобы имелась гарантия в том, что тестировочный груз установлен на надлежащей высоте. Когда основание трубки образца соответствует центру опоры чашки, и окончание нижнего конца трамбовки совпадает с нижней вершиной образца, конец шахты должен прочитать ноль в масштабе сопоставимости. Если же ноль не читается, масштаб сопоставимости должен быть установлен градуировочным винтом. И, напротив, если точность составляет 5 сантиметров, распорная деталь помещается между головкой трамбовки и опорой чашки, при этом конец шахты трамбовки должен прочесть 130 см в масштабе coпоставимости. Как и было сказано выше, управляя трамбовкой песка, техник должен знать, что кулак должен вращаться медленно. В противном случае вес может быть обрушен с большей по отношению к условной 5-сантиметровой энергией.

Сергей ЗОЛОТОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 13 за 2007 год в рубрике оборудование и инструмент

©1995-2022 Строительство и недвижимость