DE949155C

DE949155C - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Fliessbarkeit von koerniger Masse

Info

Publication number: DE949155C
Application number: DEF16672A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Fritz Mayer
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1955-01-12
Filing date: 1955-01-27
Publication date: 1956-09-13
Also published as: FR1173139A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung der Fließbarkeit körniger Masse, insbesondere von Gießereisand.

Man kann in Übereinstimmung mit dem Foundry Sand Handbook der American Foundrymen's Society die Fließbarkeit körniger Masse als jene Eigenschaft definieren, welche ihm ermöglicht, Einbuchtungen im Modell auszufüllen und sich unter Druck in jeder Richtung auf die Modelloberfläche hin zu bewegen.

Zur Bestimmung der Fließbarkeit körniger Masse, insbesondere von Gießereisand, wurden dem Stande der Technik nach bisher verschiedenartige Verfahren angewendet, z. B. Shattertest, Sandflußtest, Messung der Siebzeit, die Methode nach Dietert und Valtier, Messung des Härtedifferentials oder des Härtegradienten nach Kyles, Rowellmethode, Messung der Ausstoßreibung, Methode wiederholter Stoßbeanspruchung, Graphitlinienverfahren nach Diran, Shaler, Taylor, Strangpreßverfahren nach Lyssel Ash und anderen mehr.

Einige dieser bekannten Verfahren liefern zwar an sich brauchbare Ergebnisse, haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß sie nicht unmittelbar über die Sandfließbarkeit Aufschluß geben, sondern erst mit

Hilfe einer Rechnungsgröße interpretiert werden müssen. Auch ist der Zusammenhang dieser Verfahren mit dem Formvorgang nicht offensichtlich.

Unter Behebung dieser Nachteile besteht die

Erfindung in einem Verfahren zur Bestimmung der

Fließbarkeit körniger Masse, bei welcher man eine

dosierte Menge der körnigen Masse mittels bestimmter

Kompressionsenergie zu einem abgesetzten Körper

formt und dessen Volumen mit dem eines glatten,

ίο mit gleicher Energie verdichteten Körpers gleichen

Gewichtes zur Erzielung eines Index der Fließbarkeit vergleicht.

Die Erfindung stellt eine Einrichtung zur Bestimmung der Fließbarkeit körniger Masse unter Schutz, bei welcher das zur Herstellung des unten erweiterten, abgesetzten Sandkörpers dienende Gerät aus einem Sockel besteht, welcher den erweiterten Teil des abgesetzten Sandkörpers umschließt, Raum und unten einen Zentrierzapfen aufweist, sowie aus einem Rohrstück mit Flansch, welches den erweiterten Teil bis auf den Rohrdurchmesser nach oben abschließt.

Infolge der Maßnahme, eine abgesetzte Form zur

Prüfung zu verwenden, erzielt man in vorteilhafter

Weise ein empfindliches Ansprechen der Meßwerte auf

die Beschaffenheit der körnigen Masse, d.h. eine steilere Kurve der Meßpunkte.

In den Zeichnungen sind schematisch Beispiele von

Testkörpern im Schnitt sowie Ausführungsbeispiele

des erfindungsgemäßen Gerätes zur Ausübung des

Verfahrens der Erfindung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. ι ein auf einer Basis abgesetztes Rohrstück und in demselben einen abgesetzten Testkörper; Fig. 2 einen Körper mit dem Volumen F₀ des

zylindrischen normverdichteten Prüfkörpers und dem

verbleibenden Ringraum im erweiterten Rohrteil;

Fig. 3 einen abgesetzten Körpermit demVolumenF,,. für bestimmten Sand;

Fig. 4 einen abgesetzten Körper mit dem Volumen F₁₀₀ bei hundertprozentiger Fließbarkeit des Sandes;

Fig. 5 ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens unter Weglassung der Darstellung von Meßmarken und Skalen im Aufriß;

Fig. 6 das gleiche Gerät mit einer Einsatzhülse. Dieses Verfahren besteht nun darin, daß eine bestimmte Sandmenge unter Aufwendung einer bestimmten Verdichtungsenergie zu einem abgesetzten Körper geformt wird. Dieser abgesetzte Körper besteht z. B. gemäß Fig. 1 aus einem oberen Teil 1 geringeren Querschnittes und einem unteren Teil 2 größeren Querschnittes. Das Verfahren ist auch durchführbar, wenn der abgesetzte Sandkörper bzw. die abgesetzte Form einen oberen Teil größeren und einen unteren Teil kleineren Querschnittes aufweist. Zum Formen des Körpers i, 2 dient eine zylindrische Hülse mit einem erweiterten, abgesetzten Teil 4, die auf eine Grundplatte 5 aufgesetzt ist. In zweckmäßiger Weise kann der Formteil zur Bildung des abgesetzten Teiles 2 in das Rohrstück 3 als mit ihm einstückiger Teil einbezogen werden. Diese Erweiterung 4 der zur Herstellung des Körpers 1, 2 dienenden Form 3 entspricht der Einbuchtung eines Modelles. Je nach Fließbarkeit eines Sandes wird dieser die abgesetzte Form mehr oder weniger gleichmäßig ausfüllen. Das Volumen des verdichteten, abgesetzten Sandkörpers wird nun mit demjenigen eines glatten Sandkörpers verglichen, welcher dasselbe Gewicht aufweist wie der abgesetzte Körper und mit derselben Energie verdichtet worden ist, und dessen Querschnitt demjenigen des oberen Teiles des abgesetzten Sandkörpers entspricht. Bei vollkommener Fließbarkeit des Sandes hätten beide Körper dasselbe Volumen, bei Fließbarkeit 0 würde in beiden Fällen ein glatter Körper mit identischen Abmessungen entstehen. Der glatte, verdichtete Sandkörper kann dem zylindrischen, normverdichteten Prüfkörper zur Bestimmung von Durchlässigkeit, Druck- und Scherfestigkeit entsprechen.

Die Sandprüfung bedient sich normengemäß zur Feststellung von Durchlässigkeit, Druck- und Scherfestigkeit z. B. eines zylindrischen Probekörpers mit 50 mm Durchmesser und 50 mm Höhe (bzw. 2" Durchmesser und 2" Höhe in USA. und GB.), welcher in einem Rammapparat bekannter Bauart durch dreimaliges Fallenlassen eines Gewichtes von 6670 g aus einer Höhe von 50 mm »norme; verdichtet wird (bzw. 6350 g und 2").

Dieser normverdichtete Prüfkörper wird als Vergleichskörper herangezogen und der abgesetzte, z. B. zylindrische Körper, der dasselbe Gewicht aufweist wie der Normprüfkörper, unter denselben Bedingungen verdichtet. Der abgesetzte Sandkörper bzw. die abgesetzte Form und der glatte Sandkörper kann auch polygonalen Querschnitt aufweisen.

Die Abmessungen des abgesetzten Körpers können beispielsweise so gewählt werden, daß bei gleichem Volumen wie der normverdichtete Prüfkörper, d. h. 98,2 cm³, der erweiterte Teil des abgesetzten Körpers ein Volumen von 49,6 cm³, d. h. etwa die Hälfte des Gesamtvolumens, aufweist. Aus meßtechnischen Gründen ist es zweckmäßig, die Höhe des erweiterten Teiles mit 10 mm anzusetzen, womit dessen Durchmesser 79,5 mm wird; dort ist in Fig. 2: F₀ = Volumen des zylindrischen, normverdichteten Prüfkörpers plus verbleibender Ringraum im erweiterten Teil des Rohres; Fig. 3: V_x = Volumen des abgesetzten Körpers für bestimmten Sand; Fig. 4: F₁₀₀ = Volumen des abgesetzten Körpers bei Fließbarkeit 100 = Volumen des normverdichteten Prüfkörpers. Die Fließbarkeit wird berechnet nach der Formel

— [(DIh₁ + DIh₀) - [DIh₁ +D\h_a )J

— [[DIh₁ + DIh₀) (DIh₁ + DIh₁₀₀)]

4 hg — h_x

100,

wobei A₁ = Höhe des erweiterten Teiles 2 des abgesetzten Körpers (= 10 mm), A₀ = Höhe des normverdichteten Prüfkörpers — A₁ (= 40 mm), A₁₀₀=Höhe des abgesetzten Körpers für bestimmten Sand i»5 — A₁ (= 25 mm), h_x — Höhe des abgesetzten Körpers

mit Fließbarkeit F — A₁, D₁ — Durchmesser des er weiterten Teiles des abgesetzten Körpers (= 79,5 mm) D₂ = Durchmesser des normverdichteten Prüfkörpers (= 50 mm). Bei den oben angegebenen Abmessungen wird damit:

40 — A₁

p —

100.

Der Betrag 40 —_r h_x und damit auch die Größe können an einer am Rammgerät angebrachten oder anzubringenden Höhenmeßvorrichtung direkt abgelesen werden.

Das zur Durchführung der Bestimmung der Sandfließbarkeit nach dem oben beschriebenen Verfahren dienende Gerät kann zweckmäßigerweise, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ausgeführt werden. Der Sockel 6 weist an seiner Unterseite einen Zentrierzapfen 7 auf, welcher in eine entsprechende Bohrung in der nicht gezeichneten Auflageplatte des Rammgerätes paßt, an seiner

ao Oberseite ist eine Vertiefung 8 mit Durchmesser D₁ und Höhe A₁ und an seinem Umfang mindestens eine Klemmvorrichtung vorgesehen. Diese Klemmvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem im Sockel 6 parallel zu dessen Achse drehbar gelagerten Riegel 9, welcher in seinem abgekröpften Teil eine Klemmschraube, z. B. Flügelschraube 10, trägt, könnte jedoch auch als radial ausschwenkbarer Klemmbügel oder als lose Schraubzwinge ausgebildet sein oder als Klemmring mit Bajonett- oder Schraubverschluß.

Das Rohr 11 mit Durchmesser D₂ ist so hoch bemessen, daß die eingefüllte Sandmenge, deren Gewicht demjenigen des normverdichteten Prüfkörpers entspricht, im eingeschlossenen Raum Platz findet. Es weist an einem Ende einen Flansch 12 auf, welcher in eine Eindrehung 13 des Sockels 6 paßt und welcher die Vertiefung 8 bis auf den Durchmesser D₂ nach oben abschließt. Mittels der beschriebenen Klemmvorrichtung 9, 10 werden der Sockel 6 und das Rohrstück 11, 12 zusammengehalten und verspannt und bilden zusammen die Form zur Bildung des abgesetzten Sandkörpers. Eine Ausführung des Gerätes, bei welcher der abgesetzte Teil in das Rohrstück einbezogen ist (s. Fig. 1) und wobei der Sockel 5 eine flache Oberseite aufweist oder bei welcher das Gerät aus mehr als zwei Hauptstücken zusammengesetzt ist, liegt durchaus im Rahmen der Erfindung, ebenso wie eine Ausführung, bei welcher die Form in einer durch die Achse gelegten Ebene trennbar ist.

In Fig. 6 ist eine Variante eingezeichnet, bei welcher eine Hülse 14 vorgesehen ist. Diese Hülse wird nur beim Einfüllen im Apparat belassen. Bevor man mit der eigentlichen Messung beginnt und den Rammapparat betätigt, wird diese Hülse 14 vorsichtig aus dem Apparat entfernt. Durch diese Hülse wird gewährleistet, daß der zu prüfende Sand einen zylindrischen Körper als Ausgangsform der Messung bildet. Die Bestimmung der Sandfließbarkeit wird nun wie folgt durchgeführt:

1. Zur Bestimmung des Sandgewichtes wird ein zylindrischer, normverdichteter Prüfkörper hergestellt.

2. Die entsprechende Sandmenge wird in die abgesetzte Form eingebracht und auf dem Rammgerät mit drei Rammschlägen verdichtet.

3. Mit Hilfe der Höhenmeßvorrichtung am Rammgerät wird der Betrag A₀ — A₃. = Δ A als Eichgröße, eventuell auch die Fließbarkeit direkt abgelesen oder

A h

die letztere nach der Formel F = · 100 berechnet.

15

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur Bestimmung der Fließbarkeit von körniger Masse, dadurch gekennzeichnet, daß man eine dosierte Menge der körnigen Masse mittels bestimmter Kompressionsenergie zu einem abgesetzten Körper formt und dessen Volumen mit dem eines glatten mit gleicher Energie verdichteten Körpers gleichen Gewichtes zur Erzielung eines . Index der Fließbarkeit vergleicht.
2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung des unten erweiterten, abgesetzten Sandkörpers (1,2) dienende Gerät aus einem Sockel (5, 6) besteht, welcher den erweiterten Teil (2) des abgesetzten Sandkörpers umschließt, Raum (8) und unten einen Zentrierzapfen (7) aufweist sowie aus einem Rphrstück (11) mit Flansch (12) besteht, welches den erweiterten Teil bis auf den Rohrdurchmesser nach oben abschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließbarkeit nach der Formel

F„-F_1C

100

berechnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (A₀ — h_x) = Δ A als Eichgröße verwendet wird, worin h_x die Höhe des oberen Teils des abgesetzten Körpers ist.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesetzte Sandkörper bzw. die abgesetzte Form einen oberen Teil kleineren Querschnittes und einen unteren Teil größeren Querschnittes aufweist.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesetzte Sandkörper bzw. die abgesetzte Form einen oberen Teil größeren Querschnittes und einen unteren Teil kleineren Querschnittes aufweist.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des glatten Sandkörpers dem Querschnitt des oberen Teiles des abgesetzten Sandkörpers entspricht.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1,3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesetzte Sandkörper bzw. die abgesetzte Form und der glatte Sandkörper zylindrische Form aufweisen.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1,3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesetzte Sandkörper bzw. die abgesetzte Form und der glatte Sandkörper polygonalen Querschnitt aufweisen.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1, 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der glatte, verdichtete Sandkörper dem zylindrischen, normverdichteten

Prüfkörper zur Bestimmung von Durchlässigkeit, Druck- sowie Scherfestigkeit entspricht.
11. Verfahren nach Ansprüchen i, 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des erweiterten Teiles des abgesetzten, verdichteten Sandkörpers die Hälfte des Volumens des zylindrischen, normverdichteten Prüfkörpers beträgt.
12. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (11) mit dem Flansch (12) mittels mindestens einer Klemmvorrichtung (9,10) formschlüssig mit dem Sockel (6) zusammengehalten wird.
13. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (11) mit Flansch

(12) in einer Eindrehung (13) des Sockels (6) eingesetzt ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formteil zur Bildung des abgesetzten Teiles (2) in das Rohrstück (3) als mit ihm einstückiger Teil (4) einbezogen ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät mit einer einsetzbaren Hülse (14) zum Einfüllen ausgerüstet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Durchmesser der »5 unten erweiterten, abgesetzten Form 50 mm, der größere Durchmesser 79,5 mm und die Höhe des erweiterten Teiles des Rohres 10 mm beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O509 698/409 3.56 (609 609 9.56)