Формовочные и стержневые смеси, их приготовление и свойства

Из формовочных смесей изготовляют формы, а из стержневых смесей - стержни. Смеси приготовляют из песка, глины, связующих материалов и др. Формовочные материалы (песок и глина) должны иметь определенные свойства, поэтому их добывают из заранее исследованных карьеров.

Формовочные и стержневые смеси должны иметь хорошую пластичность, текучесть, газопроницаемость, достаточно высокую прочность и противопригарность.

Пластичность. Это свойство обеспечивает получение в форме отчетливого отпечатка модели. Пластичность смеси улучшается с повышением в ней (до определенного предела) связующих мате­риалов и воды, а также песка с мелким зерном.

Текучесть. Способность смеси под действием внешних сил заполнять полость в стержневом ящике или обтекать модель называется текучестью. Чем больше текучесть, тем более равномерно уплотняется смесь около модели. Она зависит от природы и количества связующих материалов, а также от размера и формы зерен песка.

Газопроницаемость. Способность формы и стержня пропускать газы вследствие своей пористости называется газопроницаемостью. Из формовочных и стержневых смесей во время заливки формы сплавом выделяется большое количество газов. Если газопроницаемость смеси недостаточна, газы могут попасть в заливаемый в форму сплав, что вызовет образование брака по газовым раковинам. Газопроницаемость смеси увеличивается с применением песка с однородными размерами зерен и с уменьшением в ней содержания глины.

Прочность. Способность формы и смеси выдерживать внешние нагрузки без разрушения называется прочностью. Этим свойством форма должна обладать, чтобы не деформироваться и не разрушаться при изготовлении, транспортировке и воздействии на нее жидкого металла. Прочность формы и формовочной смеси возрастает, если в формовочной смеси увеличивается (до опре­деленного предела) содержание глины, связующих материалов, песка с мелкими угловатыми зернами и воды.

Противопригарность - способность смесей и формы не спекаться и не сплавляться с расплавленным металлом. Формовочные смеси иногда пригорают к отливке и образуют на ее поверхности сплошную корку из смеси окислов металла и песка, которая затрудняет механическую обработку отливки.

На заводах применяют быстротвердеющие формовочные смеси с добавками цемента или жидкого стекла. Форму из смеси с жидким стеклом высушивают пропусканием через формовочную смесь углекислого газа. Форма становится прочной и достаточно газопроницаемой.

Нашли применение самотвердеющие смеси. В этом случае в смесь, кроме жидкого стекла, добавляют материалы, ускоряющие процесс твердения, например феррохромистый шлак. Смесь за­твердевает на воздухе в течение 30 мин и становится прочной и газопроницаемой.

Составы формовочных смесей для других сплавов отличаются только различными добавками, предохраняющими их от пригара к отливке.

Стержневые смеси состоят из кварцевого песка и связующих материалов.

Стержни во время заливки формы сплавом находятся в более тяжелых условиях, чем форма. В большинстве случаев стержни со всех сторон (за исключением знака) окружены расплавленным сплавом. Поэтому они должны обладать большой газопроницаемостью, прочностью, противопригарностью и легко выбиваться из затвердевшей отливки.

Для обеспечения этих свойств в стержневую смесь к кварцевому песку добавляют связующие материалы и другие добавки.

В качестве связующих материалов применяют синтетические смолы, естественные смолы (пек, сланцевую смолу, канифоль и др.), поливиниловый спирт, декстрин (продукты переработки крахмала), сульфитно-спиртовую барду (отходы спиртового производства) и др.

В нашей стране разработаны текучие самотвердеющие смеси, применение которых исключает операцию уплотнения смеси. При этом опоки и стержневые ящики заливают текучей формовочной смесью. Эти смеси состоят из песка с добавками жидкого стекла и других материалов, обеспечивающих их текучесть.

Для стальных отливок формовочные и стержневые смеси должны обладать большой противопригарностью, поэтому в них вместо обычной глины добавляют более огнеупорную глину. Для изготовления крупных отливок формовочную смесь приготовляют из хромистого железняка и др.

Формовочные и стержневые смеси на заводах приготовляют на полуавтоматических и автоматических установках. На них автоматизированы следующие операции приготовления смеси: просушка, дробление и просеивание формовочных материалов; отделение металлических примесей от старой (бывшей в производстве) смеси; подача в смесители составляющих материалов по рецепту лаборатории, перемешивание их, разрыхление и подача в бункера, расположенные над формовочными машинами.