Приготовление формовочных и стержневых смесей

Формовочными материалами называют материалы, предназначенные для приготовления формовочных и стержневых смесей. Бывшую в употреблении формовочную или стержневую смесь называют отработанной.

Наполнители и связующие – основные формовочные материалы, а остальные, добавляемые в смесь для придания ей определенных технологических свойств (выбиваемость, податливость, газопроницаемость и др.) или ускорения протекающих реакций (катализаторы, отвердители) являются вспомогательными.

Основным материалом огнеупорной основы смесей является кварцевый песок. Кроме него, используют магнезит, хромомагнезит, шамот, циркон и др.

Связующие материалы служат для связывания между собой частиц огнеупорной основы для придания им прочности. Наиболее хорошо в качестве связующих используют глину, жидкое стекло, термореактивные, фурановые, фенолформальдегидные, карбамидные и др. смолы.

Для улучшения технологических и физико-механических свойств смесей в них вводятся специальные добавки:

противопригарные при получении чугунных отливок в сырых формах (пылевидный каменный уголь, жидкие и твердые углеродсодержащие вещества – древесный пек, мазут и др.);

улучшающие податливость стержней, подвергаемых сушке (древесные опилки или древесная мука);

текучесть песчано-глинистых смесей (поверхностно-активные вещества; выделяющийся при их деструкции блестящий углерод повышает противопригарные свойства смесей).

Для улучшения чистоты поверхности отливок на рабочие поверхности форм и стержней, контактирующие с жидким металлом, кистью вручную, окунанием или с помощью пульверизатора наносят специальные противопригарные покрытия (краски).

Литейная форма (собранная с установленными стержнями и готовая к заливке) должна соответствовать определенным критериям качества, уровень которых в значительной степени зависит от состава и свойств формовочных и стержневых смесей, а также степени их уплотнения. Для песчаных смесей основными свойствами являются:

· теплофизические, определяющие режим затвердевания залитого в форму металла и охлаждения отливки в форме;

· механические, характеризующиеся прочностью, твердостью, осыпаемостью, пластичностью и податливостью в уплотненном состоянии: прочность обеспечивает целостность литейной формы в процессе ее изготовления, транспортировки и заливки; твердость смеси на поверхности формы является косвенным показателем прочности; осыпаемость определяет возможность образования засоров;

· технологические, характеризующие способность смеси обеспечивать получение высококачественных форм и стержней при различных технологических процессах их изготовления: влажность; текучесть, обеспечивающая равномерность уплотнения; уплотняемость – способность смеси повышать объемную массу (формировать прочность) при заданной работе уплотнения; формуемость – способность смеси уплотняться при заполнении формы свободной засыпкой; гигроскопичность – способность формы после сушки поглощать влагу из окружающей среды; живучесть – способность сохранять свойства в течение необходимого времени; сопротивление прилипаемости к поверхности модели или стержневого ящика; способность к регенерации и повторному использованию; обеспечение необходимой производительности при изготовлении форм и стержней;

· рабочие, характеризующие способность литейных форм и стержней противостоять воздействию расплава в процессе заливки и формирования отливки, а также энергоемкость выбивки отливок из форм и удаления стержней из отливок; газотворность – способность смеси выделять газы при контакте с расплавом; газопроницаемость - способность смеси пропускать газы через толщу формы; термомеханическая стойкость – способность смеси противостоять механическим нагрузкам при высоких температурах; термохимическая устойчивость – способность смесей не оплавляться при соприкосновении с жидким металлом и не вступать в реакции с компонентами расплава; податливость определяет степень сопротивления свободной усадке сплава и образование напряжений в отливке; выбиваемость, связанная с остаточной прочностью, - способность смесей свободно удаляться из отливки после ее охлаждения; пригораемость, в значительной степени связанная термохимической устойчивостью и характеризующая склонность смесей к образованию пригара на поверхности отливки.

Комплексными характеристиками механического поведения смесей, позволяющими получить физически обоснованные оценки упругих, вязких, пластических свойств формовочных и стержневых смесей являются реологические свойства.

Состав формовочных и стержневых смесей определяется типом и маркой литейного сплава, его температурой заливки в форму, размерами, массой конфигурацией получаемых отливок, способом изготовления форм и стержней характером производства и рядом других технико-экономических, экологических факторов.

Так как стержни практически всей поверхностью (за исключением знаковых частей) соприкасаются с расплавленным металлом, в то время как формы – только внутренними поверхностями, то к стержневым смесям предъявляются более высокие требования, чем к формовочным.

В зависимости от методов упрочнения и специальных методов формообразования смеси подразделяются на следующие группы:

· смеси для изготовления форм по-сырому (песчано-глинистые);

· смеси, уплотняемые тепловой сушкой (для изготовления песчано-глинистых сухих и поверхностно-подсушенных форм; смеси песчано-глинистые и на органических связующих для подвергаемых сушке стержней всех групп сложности);

· холоднотвердеющие смеси (ХТС) классифицируют: по типу связующего – смеси с неорганическими (жидкое стекло, фосфаты, кристаллогидраты), органическими (синтетические смолы, лигносульфонаты (ЛСТ) и др.) и комбинированными связующими; по способу отверждения и по реологическим свойствам (пластичные, сыпучие, жидкоподвижные);

· смеси для изготовления форм и стержней в нагреваемой (горячей) оснастке подразделяют на сухие (сыпучие) для изготовления оболочковых форм и стержней и пластичные, обладающие прочностью во влажном состоянии;

· керамические смеси (специальные жидкоподвижные смеси для изготовления керамических форм способом наливной формовки с последующим прокаливанием);

· формовочные смеси для специальных методов формообразования (формовочные смеси для литья по газифицируемым моделям, для замороженных форм, огнеупорные мелкозернистые наполнители для вакуумно-пленочной формовки и др.).

Большинство отливок изготавливают в разовых сырых песчано-глинистых формах. Смеси для сырых форм имеют влажность 4 – 6 %, содержат 7 - 12 % глины обеспечивающей достаточную прочность смеси во влажном состоянии. При использовании бетонитов содержание глины может быть снижено до 4 %. При получении отливок в сухих формах содержание прочносвязующей глины доходит до 16 %, а влажность до высушивания формы составляет 5 – 9 %.

Формовочные смеси подразделяются на единые, облицовочные и наполнительные. В массовом производстве применяют единые смеси, в единичном и мелкосерийном для изготовления крупных форм используют облицовочную, наносимую на поверхность модели, и наполнительную, заполняющую остальной объем формы, смеси. К наполнительным смесям предъявляют требования в основном только по газопроницаемости и прочности, в их состав обычно не входят свежие материалы.

До приготовления смесей составляющие их компоненты проходят предварительную подготовку: свежий песок высушивается, просеивается; комовая глина разминается, если она используется в виде порошка, то измельчается, высушивается; отработанную смесь после выбивки охлаждают, измельчают, просеивают и увлажняют.

На изготовление 1т отливок расходуют до 5 т смесей, до 1 т песков. Проблема состоит в дефицитности формовочных песков, т.к. сокращаются их разведанные запасы.

Регенерация смеси – это процесс ее подготовки к повторному использованию. Основная масса формовочной смеси в опоках практически не претерпевает существенных изменений и используется повторно после частичной или полной регенерации (охлаждение после выбивки отливок, удаление включений металла (чаще всего магнитной сепарацией), размалывание комков, просеивание, обеспыливание и аэрация). Регенерация смеси важна не только с экономической и технологической стороны, но и с экологической, т.к. многие смеси содержат вредные вещества, хранение которых в отвалах недопустимо.

Приготовление формовочных и стержневых смесей производится в смесеприготовительных отделениях и состоит из дозирования и перемешивания компонентов, вылеживания, разрыхления, контроля качества.

Date: 2015-11-13; view: 727; Нарушение авторских прав