Технологические свойства

Уплотняемость - это способность смеси уменьшать свой первоначальный объем под воздействием внешних сил. Уплотняемость песчано-глинистых смесей зависит от содержания воды и глины и от их соотношения. Оценку уплотняемости производят по разнице объемов навески смеси до и после уплотнения, отнесенной к первоначальному ее объему, и выражают в процентах. Уплотняемость определяют по ГОСТ 23409.13-78.

Текучесть - это способность смеси под воздействием внешних сил заполнять труднодоступные полости в модельной оснастке, обеспечивая равномерное уплотнение формы или стержня. Значение текучести тесно связано с величиной прочности смеси во влажном состоянии, при этом, чем меньше эта величина, тем выше текучесть смеси во влажном состоянии. Для оценки текучести песчано-глинистых смесей используют методику (ГОСТ 23409.17-78), основанную на замере твердости торцевых поверхностей уплотненного цилиндрического образца (рис. 17) в точках а и б. Величину текучести смеси выражают в процентах и подсчитывают по формуле

Т= Нн/ Нв × 100, где

где Нн и Нв – твердость нижнего и верхнего торца образца, условные единицы.

С текучестью связана комкуемость — способность смеси образовывать комки, технологичные смеси должны иметь хорошую сыпучесть и минимальную комкуемость

Прилипаемость - это способность смеси во влажном состоянии прилипать к поверхности модельной оснастки, бункеров или транспортных средств (ленточных конвейеров). Повышенная прилипаемость смесей увеличивает шероховатость поверхности формы или стержня, а также вызывает необходимость частой чистки поверхности модельной оснастки и транспортных средств. Оценку прилипаемости смеси производят на специальном приборе (рис. 18) по величине усилия отрыва, отнесенного к контактной поверхности образца и конического цилиндра.

Рис. 20. Схема ступенчатой пробы для оценки текучести смеси: 1 - основание гильзы; 2 - образец смеси; 3 - гильза; 4 - прессующий плунжер; 5 – вкладыш	Рис. 21. Схема прибора для оценки прилипаемости смесей: 1 - воронка для дроби; 2 - приемная чаша; 3 - пуансон; 4 - конусная гильза; 5 - образец смеси

Расчет прилипаемости смеси производят по формуле Пр =P/S, где

P – усилие отрыва образца, Н; S – контактная поверхность образца, м².

С увеличением количества жидкости в смеси прилипаемость смеси повышается.

Гигроскопичность характеризует способность формы или стержня впитывать влагу из окружающей среды. Оценка гигроскопичности основана на определении массы влаги, поглощенной сухой смесью. (ГОСТ23409.10–78).Стандартный образец смеси диаметром и высотой 50 мм сушат и взвешивают, помещают в эксикатор на фильтровальную бумагу, помещенную на влажный песок, и выдерживают в течение 2 ч, после чего снова взвешивают.

Испытание проводят на трех образцах. Гигроскопичность (Х) в процентах вычисляют по формуле X = (M₁ − M₂)/ M₁ × 100, где М₁, М₂ – масса образца до и после сушки. Значение гигроскопичности связано с природой и количеством связующего материала смеси. Например, водорастворимые связующие материалы (лигносульфонаты, декстрин, патока и др.) придают смеси высокую гигроскопичность. Смеси с водонерастворимыми связующими материалами имеют низкую гигроскопичность.

Живучесть – это продолжительность сохранения смесью своих физико-механических свойств. Живучесть определяет максимальное время, которое готовые формы или стержни можно хранить на складе до заливки. Значение ее зависит от природы связующего материала смеси, а также от интенсивности уменьшения в ней влаги. Например, смеси с жидким стеклом обладают малой живучестью. Для ее повышения в состав смесей вводят добавку водного раствора едкой щелочи, которая снижает модуль жидкого стекла. За показатель живучести холоднотвердеющих (упрочняющихся без теплового воздействия) смесей обычно применяют продолжительность промежутка времени, по прошествии которого значение ее прочности снижается на 30% от максимального. Иногда под живучестью понимают время, за которое свежеприготовленную смесь надо успеть набить в форму или стержневой ящик, пока связующие не потеряли свои свойства – не высохла влага в песчано-глинистых или жидкостекольных смесях или не прошёл процесс полимеризации смолы под воздействием отвердителя в песчано-смоляных смесях.

Осыпаемость характеризуется способностью поверхности формы или стержня не разрушаться при транспортировании, сборке и заливке формы. Значение осыпаемости связано с количеством и природой связующего материала, а также с режимом сушки форм и стержней. Для уменьшения осыпаемости песчано-глинистых форм в состав смеси обычно вводят добавки лигносульфонатов. В соответствии с ГОСТ23409.9–78 оценку осыпаемости смеси производят по величине потери массы стандартным образцом, помещенным во вращающийся сетчатый барабан, при этом величину осыпаемости выражают в процентах и рассчитывают по формуле

О = (M₀ – M₁)/ M₀ × 100, где

М₀ и М₁ – масса образца до и после испытания, г.

Рис.22 Аппарат для определения формуемости и осыпаемости 04812.

Аппарат для определения формуемости и осыпаемости 04812 (рис. 22) предназначен для определения формуемости формовочных смесей методом, основанным на определении способности смеси просеиваться через сито с отверстиями определенной величины и осыпаемости формовочных и стержневых смесей методом, основанным на определении величины потери массы смеси сырого, высушенного или отвержденного стандартного образца при трении его о стенки сетчатого барабана.

Податливость – это способность формы или стержня деформироваться под воздействием усадки отливок. Степень податливости смеси зависит от природы огнеупорной основы, от количества и природы связующего материала, а также от степени уплотнения смеси. Например, сильно уплотненные смеси с большим количеством глины малоподатливы. Для улучшения податливости в состав вводят древесные опилки и другие добавки.

Огнеупорность (термохимическая устойчивость) характеризует способность смеси не оплавляться под действием высоких температур заливки, иногда до 2000°С. При недостаточной огнеупорности смеси происходит оплавление и спекание отдельных ее компонентов с образованием крупных пор, приводящих к формированию повышенного пригара на отливках. Значение огнеупорности смеси зависит от минералогического, гранулометрического и химического состава формовочного песка и глины. В соответствии с ГОСТ4069–69 для оценки огнеупорности из смеси изготавливают образцы в виде трехгранных пирамидок, которые называются пироскоп. Величину огнеупорности смеси определяют по температуре, при которой вершина образца в процессе размягчения и оплавления смеси коснется уровня его основания.

Рис. 20 Испытания пироскопов на огнеупорность, слева – схема, справа – оплавленные и упавшие пироскопы на подложке из огнеупорного кирпича.

Пригораемость – это способность поверхностного слоя формы или стержня противостоять прочному сцеплению с металлом отливки. Степень пригораемости смеси зависит от многих факторов, в том числе от пористости смеси, химической инертности ее огнеупорной основы. Уменьшения пригораемости смеси достигают введением в ее состав противопригарных и высокоогнеупорных материалов (ка-

менный уголь, мазут, маршаллит и др.), применением специальных защитных покрытий, наносимых на поверхность форм и стержней.

Выбиваемость характеризуется способностью стержней удаляться из внутренних полостей при выбивке и очистке отливок. Значение выбиваемости зависит главным образом от природы и количества связующего материала в смеси, от интенсивности температурного и силового воздействия металла отливок на стержень. Смеси с неорганическими связующими материалами, например, с жидким стеклом, имеют затрудненную выбиваемость вследствие их прочного спекания в период затвердевания отливки в форме. Хорошую выбиваемость имеют смеси с органическими, легковыгорающими и некоксующимися связующими материалами. Оценку выбиваемости смеси производят по величине работы, затрачиваемой на пробивку специальным бойком стержня, залитого сплавом. Работу выбивки определяют по формуле

А = n· G· h,

где n – число ударов, необходимое для пробивки стержня; G – масса падающего груза, кг; h – высота падения груза, м.

Долговечность характеризует способность смеси, после соответствующей подготовки, повторно использоваться для изготовления форм без введения добавок свежих формовочных материалов. Долговечность смеси зависит от интенсивности температурного воздействия жидкого сплава, от природы огнеупорной основы и связующего материала смеси. Наибольшей долговечностью обладают песчано-глинистые смеси. Оценку долговечности смеси производят по числу циклов ее использования, обеспечивающему сохранение смесью физико-химических свойств и получение качественных отливок.