Формовочные и стержневые смеем и их приготовление

Для изготовления разовых литейных, форм и стержней, а также для облицовки изложниц и кокилей используют разнообразные формовочные и стержневые смеси. Для получения качественных отливок с чистой поверхностью формовочные и стержневые смеси должны обладать:

· прочностью (для сохранения геометрических размеров после извлечения моделей из формы или стержней из ящиков и при их транспортировке);

· огнеупорностью (чтобы при высоких температурах в момент соприкосновения с жидким металлом смесь не оплавлялась и не образовывала пригара);

· газопроницаемостью (чтобы образовав­шиеся газы и пары беспрепятственно могли выходить из полости формы в процессе заполнения ее металлом и не образовывалось газовых раковин в отливках);

· оптимальной влажностью (для обеспечения необходимых физических свойств и предотвращения излишнего парообразования);

· пластичностью (для получения точных отпечатков элементов моделей и стержневых ящиков);

· податливостью (для предотвращения образования внутренних напряжений и трещин в отливках при их усадке в процессе кристаллизации);

· минимальной гигроскопичностью (чтобы не было переувлажнения форм за счет влажности окружающей атмосферы, что может привести к потере ими прочности и появлению газовых раковин в отливках);

· оптимальной теплопроводностью (для нормальных условий кристаллизации отливки);

· высокой долговечностью (для длительного сохранения заданных технологических и физических свойств);

· легкой выбиваемостью (для свободного удаления смеси из опок и стержней из отливок).

Компоненты смеси должны быть дешевыми и обладать способностью к регенерации, т. е. восстановлению свойств для последующего использования. Основные компоненты смесей — пески и глины с определенными свойствами.

Формовочные пески в соответствии с ГОСТ 2138 – 74 в зависимости от содержания глинистой составляющей и примесей делятся на классы, а в зависимости от размера зерен основной фракции — на группы. В качестве основной составляющей в формовочные пески входит кремнезем (SiO₂), а в виде примесей — каолинит, полевые шпаты, слюда, окислы железа, кальцит, магнезит, доломит, сидерит. Для огнеупорных наполнителей облицовочных смесей используют шамот и оливинит. Формовочные пески должны иметь определенные параметры физико-химических свойств, соответствующие ГОСТ 2189 – 62.

Формовочные глины служат минеральными связующими в формовочных и в некоторых стержневых смесях. В состав глин входят минералы: каолинит и монтмориллонит. Глины классифицируют по минералогическому составу, пределу прочности, термохимической устойчивости и пластичности.

Формовочные и стержневые смеси по составу разнообразны и выбираются в зависимости от характера производства, свойств, применяемого литейного сплава, размеров и сложности отливок.

Формовочные смеси для обычной ручной и машинной формовки состоят из песка (основа смеси), связующих (глина, вода), противопригарных добавок (молотый каменный уголь, пылевидный кварц, маршалит, мазут), добавок, повышающих податливость и газопроницаемость смеси (древесные опилки, сульфитно-спиртовая барда), которые при соприкосновении с жидким металлом выгорают, образуя в смеси поры.

При изготовлении крупных и сложных форм используют облицовочную (наносимую на поверхность модели) и наполнительную (заполняющую опоку) смеси. В массовом производстве чаще используют единые смеси для удобства автоматизации процессов формовки и по­вышения производительности труда.

Стержневые смеси для изготовления стержней, подвергающихся сушке в сушилах, состоят в основном из песка (редко с добавками 3 – 10 % глины для простых стержней) и связующих веществ (крепителей). По принципу действия связующие вещества можно разделить на три группы:

· высыхающие (льняное масло, поливиниловый спирту сланцевая смола, сульфитная барда),

· склеивающие (сульфитный щелок, декстрин, сульфитно-спиртовая барда),

· затвердевающие (торфяной и древесный пек, канифоль).

К стержневым смесям предъявляют более высокие требования по прочности, огнеупорности, податливости и газопроницаемости, так как стержень находится внутри расплавленного металла и испытывает с его стороны тепловые и механические воздействия.

Формовочные и стержневые смеси, отверждаемые в литейной оснастке (в опоках на поверхности моделей и в стержневых ящиках) с нагревом или без нагрева этой оснастки, очень разнообразны по своему составу, но основой их являются формовочные пески.

Песчано-смоляные смеси приготовляют в герметичных бегунах-смесителях, куда загружаются дозаторами сыпучие материалы для интенсивного перемешивания в течение 1 – 2 мин. В смешанную массу вводят катализатор, вновь перемешивают 2 мин, заливают связующие и перемешивают смесь еще 2 мин, после чего ее выпускают через люк и днище бегунов и передают емкостями к стержневым машинам.