Формовочные и стержневые смеси

Категория:
Литейное производство


Формовочные и стержневые смеси

Формовочные смеси

Состав формовочных смесей выбирают в зависимости от сплава отливки, в первую очередь, от температуры его заливки, склонности к окислению, а также от того, в какие формы (сухие или сырые) этот сплав заливают.

Экономически целесообразнее изготовлять отливки в сырых формах, поэтому сухие формы применяют для изготовления крупных или сложных по конфигурации отливок, когда в сырых формах не удается получить доброкачественных отливок.

При изготовлении отливок в сухих формах содержание глины в смесях доходит до 16%. Глину следует применять первого класса — прочносвязующую в высушенном состоянии. Влажность смесей также увеличивается и составляет 5-9%.

В зависимости от температуры заливаемого в формы металла формовочные смеси приготовляют из различных песков и глин. Формовочные смеси для литья стали (температура заливки — 1500 °С) должны содержать пески класса 1К и 2К и глины с высокой термохимической устойчивостью.

Смеси, приготовленные смешением кварцевых песков и глин, называют синтетическими. Они обладают высокой огнеупорностью и газопроницаемостью. Такие же смеси следует применять и для изготовления крупных чугунных отливок. Однако температура заливаемого чугуна составляет 1300 °С, поэтому можно использовать пески класса ЗК и 4К, а глины со средней термохимической устойчивостью. Для изготовления мелких и средних чугунных отливок и отливок для цветных сплавов следует применять вместо кварцевых песков глинистые класса П.

Смеси, приготовленные из глинистых песков, без добавления глины, называют естественными смесями. По сравнению с синтетическими смесями они обладают меньшей огнеупорностью и меньшей газопроницаемостью. Естественные смеси дешевле синтетических и поэтому, где это технологически возможно, необходимо их применять. Смеси отличаются по содержанию различных добавок, уменьшающих пригораемость и увеличивающих податливость.

Смеси делят на единые, облицовочные и наполнительные. В массовом производстве применяют единые смеси, в единичном производстве для изготовления крупных форм — две смеси — облицовочную и наполнительную. Первую наносят на поверхность модели, второй заполняют остальную часть формы.

При заполнении форм жидким металлом слой из облицовочной смеси (толщиной 40-100 мм) непосредственно соприкасается с ним, подвергается воздействию высоких температур, воспринимает гидравлический удар, выдерживает давление металла, обеспечивает получение четких контуров и гладкой поверхности отливки.

Для удовлетворения этих требований облицовочные смеси должны обладать повышенными физико-механическими свойствами, что достигают введением в их состав большого количества свежих материалов (песка и глины).

Наполнительные смеси отделены от металла слоем облицовочной смеси, поэтому к ним предъявляются требования только в отношении газопроницаемости и прочности, которые должны быть не ниже, чем у облицовочных смесей. В наполнительные смеси свежие материалы не вводят.

Единые смеси должны обладать высокими свойствами. Они как и облицовочные смеси, соприкасаются с жидким металлом.

Поскольку вводимые в них свежие пески и глины распределяются по всей форме, а не в слое, прилегающем к модели (облицовочная смесь), то при одинаковом расходе свежих материалов степень освежения единых смесей (5-15%) значительно меньше степени освежения облицовочных смесей (20-100%). Степень освежения смесей зависит от температуры и количества залитого в форму металла, а также механических (безвозвратных) потерь смеси в процессе производства отливок.

Стержневые смеси

К стержневым смесям предъявляют более высокие требования, чем к формовочным, в отношении газопроницаемости, прочности, податливости и огнеупорности. В процессе заливки форм они находятся в более тяжелых условиях, испытывая большее термическое и механическое воздействие жидкого металла.

Состав и свойства стержневых смесей выбирают в зависимости от положения стержней в форме, от их конфигурации и вида заливаемого сплава.

Стержни делят на 5 классов.

К стержням I класса относят стержни сложных очертаний, с очень тонкими сечениями, имеющие небольшое число тонких знаков. Стержни в форме со всех сторон омываются металлом и образуют в отливках тонкие труднодоступные ответственные поверхности. Стержни этого класса должны обладать высокой прочностью в высушенном состоянии при введении в смесь малого количества связующего (обычно класса А первой группы А-1).

Стержни II класса имеют массивные части и очень тонкие ребра или выступы, развитые знаки. Значительная поверхность стержней соприкасается с металлом. Они образуют в отливках тонкие труднодоступные ответственные поверхности, частично или полностью не обрабатываемые.

Стержни этого класса должны обладать высокой прочностью в высушенном состоянии, что можно достичь (вследствие более легкого отвода газов) при большем расходе связующего. Поэтому в качестве связующего применяют связующие класса А второй группы А-2. Для придания стержням достаточной прочности во влажном состоянии в смеси вводят в небольшом количестве глину и водные связующие.

Стержни III класса — это различные центровые стержни, образующие внутренние необрабатываемые, но ответственные поверхности в отливках, имеющие конфигурацию средней сложности. Стержни должны обладать средней прочностью во влажном Ц высушенном состояниях, высокой поверхностной прочностью.

Стержни IV класса имеют несложную конфигурацию, образуют внутренние обрабатываемые поверхности и наружные поверхности отливок. В смесях используют водные связующие классов Б и В.

Стержни V класса — это массивные стержни, образующие большие внутренние полости в крупных отливках. Основным связующим в смесях для таких стержней является глина, так как стержни мало прогреваются и органические материалы в них не сгорают и не разлагаются. В смеси добавляют опилки для увеличения их податливости.

Специальные смеси

К специальным смесям относятся смеси, в которых кварцевые пески заменены другими высокотеплопроводными материалами, и смеси, в которых связующим является жидкое стекло.

Облицовочные смеси с высокой теплопроводностью применяют для изготовления крупных или сложных стальных отливок. Это смеси на основе хромита и воды (6-7%) без добавления связующего. Предел прочности облицовочных смесей достигает 0,5-0,55 кгс/см2. Применяют также смеси на основе хромомагнезита, который вводят в смесь в виде мелкого порошка (остаток на ситах 0063; 005 и в тазике ^ 40%). В качестве связующего в этих смесях используют сульфитно-спиртовую барду или жидкое стекло.

Формовочные и стержневые смеси, в которых связующим является жидкое стекло, широко применяют на практике для производства отливок из стали, чугуна, медных сплавов и алюминиевых сплавов. Смеси приготовляют из 97-95% песка 1К01А-ЗК02А, 3-5% глины, 5-7% жидкого стекла. Влажность смесей 3-4,5%.

В смесях можно использовать вместо кварцевого песка до 50% отработанной смеси. Смеси обладают высокой газопроницаемостью (100-150) и низкой газотворной способностью. Предел прочности смесей во влажном состоянии колеблется от 0,15 до 0,30 кгс/см2, после тепловой обработки доходит до 20 кгс/см2, продувки С02 — до 3-5 кгс/см2. Эти смеси обеспечивают получение стальных отливок без пригара. К недостаткам их следует отнести плохую выбиваемость и гигроскопичность.

Смеси называются самотвердеющими, если выполненные из них формы и стержни твердеют на воздухе без обработки. Для этого в самотвердеющие жидкостекольные смеси вводят материалы, ускоряющие процесс твердения, например феррохром-ный шлак с высоким содержанием СаО. В результате в смеси образуется кальцевый силикат, вместо натриевого, который не растворяется в воде и способствует быстрому твердению смеси на воздухе. Живучесть смесей очень низка, около 30 мин, поэтому феррохромный шлак добавляется к жидкостекольной смеси непосредственно у места изготовления форм и стержней.

В ЦНИИТМАШе разработан новый технологический процесс на жидких самотвердеющих смесях, который позволяет в единичном и мелкосерийном производствах полностью ликвидировать трудоемкую операцию уплотнения смеси, заменив ее заполнением опок и стержневых ящиков жидкой смесью.

При затвердевании формы и стержни через 45-60 мин приобретают достаточную прочность, после чего они могут быть освобождены от моделей и стержневых ящиков. При хранении на воздухе их прочность увеличивается и через 1,5 ч достигает 2-4 кгс/см2. Указанные смеси обеспечивают газопроницаемость 300-450, так как они обладают высокой пористостью, которая одновременно приводит к увеличению пригара.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум