Формовочные и стержневые смеси

(КОРОТКО)

Формовочная смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Формовочные смеси по характеру использования разделяют на облицовочные, наполнительные и единые.
Формовочные материалы – это совокупность природных и искусственных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей. В качестве исходных материалов используют формовочные кварцевые пески и литейные формовочные глины. Глины обладают связующей способностью и термохимической устойчивостью, что позволяет получать отливки без пригара. Если глина не обеспечивает необходимых свойств смесей, применяют различные связующие материалы: смолы, олифа, жидкое стекло.
Облицовочная смесь – это формовочная смесь, используемая для изготовления рабочего слоя формы. Такие смеси содержат повышенное количество исходных формовочных материалов (песка, глины) и имеют высокие физико-механические свойства.
Наполнительная смесь – это формовочная смесь для наполнения формы после нанесения на модель облицовочной смеси. Поэтому ее приготовляют путем переработки оборотной смеси с малым количеством исходных формовочных материалов. Облицовочные и наполнительные формовочные смеси используют при изготовлении крупных и сложных отливок.
Единая смесь – это формовочная смесь, применяемая одновременно в качестве облицовочной и наполнительной смеси. Такие смеси применят при машинной формовке и на автоматических линиях в серийном и массовом производствах. Единые смеси приготовляют из наиболее огнеупорных песков и глин с наибольшей связующей способностью, чтобы обеспечить их долговечность.
Формовочные смеси должны иметь высокую огнеупорность, достаточную прочность и газопроницаемость, пластичность, податливость и т.д.
Огнеупорность – способность смеси и формы сопротивляться размягчению или расплавлению под воздействием температуры расплавленного металла. Чем крупнее песок, тем меньше в нем примесей и пыли, и чем больше кремнезема, тем более огнеупорная смесь. При низкой огнеупорности на поверхности отливки образуется пригар – прочное соединение формовочной или стержневой смеси с поверхностью отливки.
Прочность – способность материала формы не разрушаться при извлечении модели из формы, транспортировании и заливке форм. Прочность формовочной смеси увеличивается с увеличением содержания глины, с уменьшением размеров зерен песка, плотности.
Газопроницаемость – способность смеси пропускать через себя газы. Газопроницаемость тем выше, чем больше песка в формовочной смеси и чем он крупнее, а также чем меньше содержание глины в формовочной смеси.
Пластичность – способность деформироваться без разрушения и точно воспроизводить отпечаток модели. Пластичность смеси увеличивается с повышением в ней (до определенного предела) связующих материалов и воды, а также песка с мелкими зернами.
Податливость – способность формы или стержня сжиматься при усадке отливки.

Теплопроводность, теплоаккумулирующая способность. Тепловые свойства формовочных смесей определяют скорость затвердевания и охлаждения отливок в литейной форме.

Температуропроводность «а» рассматривается, как способность вещества выравнивать температуру.

Не всегда материалы, обладающие высокой теплопроводностью, отводят теплоту от отливки более интенсивно, чем материалы с низкой теплопроводностью. Критерием охлаждающей способности формовочной смеси является коэффициент тепловой аккумуляции «b»

b = √ λ · c · γ, где

λ – коэффициент теплопроводности материала формы,

c – удельная теплоёмкость материала,

γ – плотность материала формы.

Аккумулирующая способность вещества рассматривается как способность вещества поглощать теплоту.

Кроме механических формовочные смеси должны обладать комплексом технологических свойств:
1 ) текучесть – способность обтекать модели под действием внешних сил или заполнять полости стержневых ящиков;
2 ) термохимическая устойчив ость – способность смеси не оплавляться и не образовывать химических соединений.

Если смеси обладают низкой термохимической устойчивостью, то на поверхности формы образуется пригар (смесь окислов);
3) выбиваемость – способность свободно удаляться из отливки после ее охлаждения;
4) гигроскопичность – способность смеси после сушки поглощать влагу из окружающей среды; гигроскопичность должна быть минимальной.
Стержневая смесь – это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают более значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые смеси должны иметь более высокую огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливок и т.д.

Для приготовления смесей используются природные и искусственные материалы. Песок – основной компонент формовочных и стержневых смесей. Обычно используется кварцевый или цирконовый песок.

Глина является связующим веществом, обеспечивающим прочность и пластичность, обладающим термической устойчивостью. Широко применяют

бентонитовые или каолиновые глины.

Важной характеристикой формовочных смесей является теплоаккумули-рующая способность, определяющая характер охлаждения отливки в литейной форме.

Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливок используют противопригарные материалы: для сырых форм – припылы; для сухих форм – краски. В качестве припылов используют: для чугунных отливок – смесь оксида магния, древесного угля, порошкообразного графита; для стальных отливок – смесь оксида магния и огнеупорной глины, пылевидный кварц.

Противопригарные краски представляют собой водные суспензии этих материалов с добавками связующих.