книги / Формовочные материалы

для завершения процессов гидролиза и поликонденсации необходима сушка во влажном воздухе. При гидролизе ЭТС с большим избытком воды появляются кремниевые кислоты, которые конденсируются и образуют крупные мицеллы. Гидролизованный раствор содержит 10–12 % SiO 2. Растворы имеют свойства коллоидных растворов. При хранении их вязкость быстро повышается, происходит желатинизация. Плёнки высыхают на воздухе, образуя сетку трещин, прочность оболочки получается невысокой. Таким образом, в зависимости от количества воды при гидролизе получают различные по составу, физико-химическим и технологическим свойствам связующие растворы, от которых зависят свойства оболочковых форм и условия сушки.

Скорость реакции гидролиза невелика, для повышения этой скорости раствор интенсивно перемешивают. Реакция гидролиза экзотермическая (идёт с выделением теплоты). Поэтому сосуды и аппараты, в которых ведут гидролиз, – гидролизёры – охлаждают проточной водой.

Отдельными партиями выпускается ЭТС-50, который является наиболее высококонцентрированным из опробованных в ЛВМ этилсиликатом (условное содержание диоксида кремния 52–54 %, мас. доля). ЭТС-50 в отличие от ЭТС-32 и ЭТС-40 является готовым концентрированным, стабильным при длительном хранении связующим, которое для использования в суспензиях необходимо только разбавить органическими растворителями. Однако стоимость ЭТС-50 высока, а выпуск ограничен. Разработаны готовые этилсиликатные связующие растворы (ГС), прошедшие широкое производственное опробование.

Вопросы для повторения

1.Охарактеризуйте связующее марки П.

2.Охарактеризуйте связующие марок ПТ, ПК.

3.Дайте характеристику сульфитной барде.

4.Дайте характеристику связующим марок СП, СБ.

5.Дайте характеристику связующим марок УКС, ПК-104.

61

6.Дайте характеристику канифоли, олифы.

7.Дайте характеристику связующим марок КФ-90, КФ-40,

КФ-35.

8.Что такое связующее и каков принцип его действия?

9.Дайте определение удельной прочности связующего.

10.Перечислите требования к связующим.

11.Каковы основные свойства связующих?

12.Дайте понятие минимальной оптимальной прочности

стержня.

13.Расскажите о классификации связующих.

14.Каковы характеристики органических связующих?

15.Дайте характеристику лигносульфонатам.

16.Дайте характеристику растительным и минеральным

маслам.

17.Дайте характеристику природным смолам.

18.Дайте характеристику искусственным смолам.

19.Дайте характеристику неорганическим связующим.

20.Что такое жидкое стекло?

21.Дайте характеристику гидролизованному этилсиликату.

22.Какова структура формовочной смеси?

23.Опишите процесс превращения глины из сыпучего состояния в пластичное.

24.Расскажите о тощих и жирных глинах.

25.Опишите пески с естественной примесью глины.

26.Что такое дисперсность глин?

27.Что такое коллоидальность глин?

28.Что такое связующая способность глины во влажном состоянии?

29.Что такое связующая способность глины в сухом состоянии?

30.Перечислите виды глин.

31.Назовите сорта глин.

32.Каковы классы глин?

33.Каковы группы глин?

34.Что включает марка глины?

62

35.Расскажите об использовании различных видов глин.

36.Расскажите о полимеризации.

37.Что такое поликонденсация?

38.Расскажите о термодеструкции.

39.Дайте понятие карбонизации.

40.Как повысить огнеупорность смеси?

63

2.ФОРМОВОЧНЫЕ И СТЕРЖНЕВЫЕ СМЕСИ

2.1.Формовочные смеси

2.1.1. Классификация формовочных смесей

Формовочные смеси разделяют: по характеру использования – на единые, облицовочные, наполнительные; по состоянию формы перед заливкой – на смеси для форм, заливаемых в сыром состоянии, и смеси для форм, заливаемых в сухом состоянии; в зависимости от класса применяемого песка – на естественные и синтетические.

Если всю форму изготовляют из одной смеси, то такую смесь называют единой. Единые смеси применяют при машинной и автоматической формовке в цехах серийного и массового производств. Эти смеси приготовляют из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью, чтобы обеспечить их долговечность. При переработке для повторного применения в них вводят достаточное количество свежих материалов, чтобы придать смесям высокие технологические свойства.

Облицовочную смесь наносят на модель; после уплотнения она представляет собой слой формы толщиной 15–100 мм. Толщина слоя зависит от толщины стенки отливки, соприкасающейся с жидким металлом. Облицовочную смесь всегда применяют вместе с наполнительной смесью, которая заполняет остальной объем опоки. Газопроницаемость наполнительной смеси должна быть не ниже газопроницаемости облицовочной смеси, чтобы не снижалась газопроницаемость всей формы.

Единая и облицовочная смеси должны иметь достаточную прочность, обеспечивающую сопротивление формы давлению жидкого металла при заливке. При применении облицовочной смеси значительно сокращается расход свежих формовочных материалов и добавок на тонну годных отливок, однако усложняются техноло-

64

гия и механизация изготовления форм, поэтому при автоматической формовке облицовочные смеси используют редко.

Для восстановления отработанной смеси используют освежительные добавки Они содержат свежие песок, глину, связующие, а также добавки в различных количествах, необходимых для восстановления технологических свойств отработанных смесей.

В природе встречаются пески, содержащие такое количество глины, что после увлажнения и перемешивания их можно применять в качестве формовочных смесей. Такие смеси называют естественными. Примером может служить тамбовский песок, используемый для изготовления форм, предназначенных для получения отливок из цветных сплавов и чугуна. Эти смеси имеют пониженные газопроницаемость и огнеупорность.

Синтетические смеси – это смеси, в которые глину вводят в

виде самостоятельной добавки, их широко применяют на практике. Например, для литья по-сырому чугунных отливок массой 200–1000 кг с толщиной стенки 40–50 мм можно использовать сле-

2.1.2.Формовочные смеси для автоматической формовки

Производительность, надежность работы, качество отливок, получаемых на автоматических формовочных линиях, зависят от технологических свойств формовочной смеси и их стабильности. Автоматические формовочные линии (АФЛ) имеют высокую производительность, поэтому кратность использования смеси в единицу времени резко возрастает: смесь работает в более интенсивном, напряженном режиме, чем при машинной формовке. Все это обу-

65

словливает необходимость использования при автоматической формовке смесей с высокими стабильными технологическими свойствами: текучестью, прочностью, газопроницаемостью (табл. 7).

Таблица 7

Массовая доля составляющих в формовочных смесях для литья чугунных и стальных отливок, %

*Состав бентонитоугольной суспензии: 18–25 % бентонита; 11,6– 12,5 % угля гранулированного; остальное – вода.

**В смесь вводят 0,003 % понизителя вязкости ПФЛХ.

Свойства формовочных смесей для литья чугунных и стальных отливок представлены в табл. 8.

66

Таблица 8

Свойства формовочных материалов

=0,98692 · 10–5 атм = 750,06 · 10–5 мм рт.ст. =

=0,101972 мм вод. ст.

Для достижения таких свойств необходимо:

1)применение высококачественных исходных материалов: кварцевых песков монтмориллонитовых высокопрочных глин и специальных добавок;

2)соблюдение технологических режимов работы смесеприготовительного оборудования;

3)проведение систематического контроля свойств смеси при

ееприготовлении и использовании;

4)введение необходимого количества освежающих добавок.

2.1.3.Формовочные смеси для литья цветных сплавов

Температура заливки медных сплавов не превышает 1150° С, а алюминиевых и магниевых находится в пределах 750 –800° С, поэтому огнеупорность формовочных смесей, предназначенных для литья таких сплавов, может быть ниже огнеупорности смесей, применяемых для литья чугунных и стальных отливок. При приготовлении формовочной смеси для отливки медных сплавов используют

67

глинистые пески с добавкой от 0,3–0,5 до 1,0–1,5 % мазута и отработанной формовочной смеси.

При литье алюминиевых сплавов для освежения смеси применяют кварцевые пески.

Формовочные смеси для литья магниевых сплавов должны содержать присадки, предназначенные для защиты сплава от окисления в процессе его заливки и во время затвердевания в форме. В них не должно быть посторонних включений (углей, сланцев и др.), способствующих образованию газовых раковин в отливках. В качестве защитных добавок вводят 5–8 % фтористой присадки или 4–5 % борной кислоты. Количество фтористой присадки зависит от массы и толщины стенки отливки, влажности смеси. Для отливок с толщиной стенки 30–35 мм в формовочную смесь дополнительно вводят 2–3 % серного цвета.

2.2.Стержневые смеси

2.2.1.Классификация стержней

Стержни в процессе заливки испытывают значительно большие термические и механические воздействия, чем форма, поскольку обычно они окружены расплавом. По этой причине к стержневым смесям предъявляются более жесткие требования. Прочность стержня в сухом состоянии и его поверхностная твердость должны быть выше, чем у формы. Стержневые смеси должны иметь большую огнеупорность, податливость и небольшую гигроскопичность, особенно при формовке по-сырому, высокую газопроницаемость и малую газотворную способность, хорошую выбиваемость.

Стержни делят на пять классов по геометрическим размерам, конфигурации, условиям работы в литейной форме и требованиям к качеству литой поверхности:

I класс – стержни сложной конфигурации, ажурные, имеющие малые знаки, образующие в отливках необрабатываемые полости, к качеству поверхности которых предъявляют жесткие требования

68

(например, стержни для отливок водяных рубашек двигателей внутреннего сгорания);

II класс – стержни сложной конфигурации, имеющие наряду с массивными частями тонкие выступы, перемычки; они образуют в отливке полностью или частично необрабатываемые поверхности; III класс – стержни средней сложности, не имеющие тонких частей; с массивными знаками; эти стержни формируют в отливках полости, к качеству поверхности которых предъявляют повышен-

ные требования;

IV класс – стержни простой конфигурации, образующие в отливках обрабатываемые поверхности, к шероховатости которых особых требований не предъявляют;

V класс – массивные стержни, образующие большие полости в крупных отливках.

Требования к физико-механическим свойствам стержней зависят от класса стержня (табл. 9).

Стержни I и II классов должны иметь высокую прочность в сухом состоянии, хорошую газопроницаемость, минимальную газотворность, хорошую податливость и низкую вторичную прочность. Необходимо, чтобы стержневая смесь во влажном состоянии обладала хорошей текучестью, полностью заполняла сложные полости стержневого ящика. Стержни III класса могут иметь несколько меньшую прочность в сухом состоянии; меньшую газопроницаемость, так как выход газов из них возможен через хорошо развитые знаки; достаточную податливость и низкую вторичную прочность. В исходном состоянии смеси для стержней III класса могут быть менее текучими, чем для стержней I класса. Стержни IV и V классов могут иметь существенно (в 2–3 раза) меньшую прочность и газопроницаемость, чем стержни I класса, поскольку такие стержни имеют массивное тело и знаки. Однако они должны обладать хорошей податливостью и низкой вторичной прочностью, так как обычно используются для формирования больших протяженных полостей в отливках.

69

2.2.2. Состав и свойства стержневых смесей

Таблица 9 Массовая доля компонентов в стержневых смесях для литья чугунных и стальных отливок, %

2.3. Приготовление формовочных и стержневых смесей

2.3.1. Основные операции

Формовочные и стержневые смеси приготовляют из свежих формовочных материалов (песка, глины, связующих, добавок) и бывшей в употреблении смеси. В зависимости от массы отливок расход формовочных смесей колеблется в пределах 500–1300 кг, а

70