Na rysunku przedstawiono kształtkę laboratoryjną walcową z masy formierskiej używaną do badań wytrzymałości na
A. skręcanie.
B. ściskanie.
C. zginanie.
D. rozciąganie.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz M.37-SG-20.06).
Walcowa kształtka o wymiarach około Ø50 mm i wysokości 50 mm to typowa próbka z masy formierskiej przygotowywana do badania wytrzymałości na ściskanie. W praktyce odlewniczej taka próbka jest ubijana w tulei lub przyrządzie laboratoryjnym, zwykle w możliwie powtarzalnych warunkach, a potem ściskana między dwiema równoległymi płytami maszyny wytrzymałościowej. Chodzi o sprawdzenie, czy masa formierska wytrzyma naciski występujące podczas wykonywania formy, przenoszenia jej, składania oraz zalewania ciekłym metalem. Moim zdaniem to jedno z bardziej podstawowych badań, bo od razu pokazuje, czy masa nie jest za słaba albo za mocno przesuszona czy źle dobrana pod względem lepiszcza. W laboratoriach odlewniczych stosuje się znormalizowane kształtki, bo tylko wtedy wyniki da się porównywać między zmianami, partiami piasku i różnymi recepturami masy. Dobra praktyka jest taka, żeby pilnować wymiarów próbki, wilgotności masy, stopnia zagęszczenia i czasu od przygotowania do badania. Jeżeli te warunki są rozjechane, wynik wytrzymałości na ściskanie może być niby poprawny liczbowo, ale technologicznie niewiele mówi. Właśnie dlatego walec Ø50 x 50 mm kojarzy się w odlewnictwie przede wszystkim z badaniem wytrzymałości mas formierskich na ściskanie.
W przypadku tej kształtki łatwo pomylić samo słowo wytrzymałość z badaniami wykonywanymi dla metali, gdzie często spotyka się rozciąganie, zginanie czy skręcanie. Tutaj jednak mowa o masie formierskiej, czyli materiale ziarnistym związanym lepiszczem, a nie o próbce metalowej. Kształt walcowy o proporcjach zbliżonych do Ø50 mm i 50 mm wysokości jest charakterystyczny dla ściskania, bo obciążenie można wtedy przyłożyć osiowo przez płaskie podstawy próbki. Dzięki temu ocenia się, jak masa zachowa się pod naciskiem, czyli w warunkach bardzo podobnych do tych, jakie występują w formie podczas ubijania, składania skrzynek i zalewania ciekłym stopem. Rozciąganie masy formierskiej bada się innymi próbkami i uchwytami, bo materiał kruchy i porowaty trudno sensownie chwycić za walec bez wprowadzenia dodatkowych naprężeń. Do zginania stosuje się raczej kształtki belkowe, ponieważ tam potrzebne są podpory i obciążenie w środku lub w określonym układzie punktów. Skręcanie wymagałoby jeszcze innego sposobu mocowania końców próbki i kontrolowanego momentu obrotowego, więc zwykły krótki walec nie jest tu najlepszym skojarzeniem. Typowy błąd myślowy polega na patrzeniu tylko na bryłę geometryczną, a nie na sposób przyłożenia siły. W badaniach mas formierskich geometria próbki jest ściśle powiązana z metodą pomiarową, dlatego taki walec należy łączyć z badaniem wytrzymałości na ściskanie.