Выбор материалов для составления пассивных покрытий

Категория:
Покрытия литейных форм


Выбор материалов для составления пассивных покрытий

В настоящее время нет универсальных покрытий литейных форм, которые давали бы надлежащий эффект на всех видах литья. Все известные покрытия проявляют свое положительное действие только в определенном интервале температур, при данном составе формовочной смеси и на конкретном виде литья. Поэтому наряду с централизованно выпускаемыми красками (пастами) на многих отечественных предприятиях силами литейных цехов приготовляют множество покрытий разного состава для определенных видов отливок. Правда, не все встречающиеся составы таких красок соответствуют предъявляемым требованиям, так как их состав часто предопределяется наличием материалов и не является оптимальным. Отрицательно порой сказывается на качестве индивидуально приготовляемых красок стремление цеховых работников уменьшить число компонентов покрытия. Обычно такие составы красок не выходят за пределы отдельных цехов и не находят широкого применения.

В последнее время наблюдается тенденция к применению красок высокого качества из высокоогнеупорных материалов, несмотря на их дороговизну, так как повышенные расходы на приготовление высококачественных покрытий окупаются за счет повышения товарного вида отливок и снижения затрат на их очистку.

Прежде чем приступить к разработке состава краски, необходимо иметь минимум сведений о материале, весовой группе и толщине стенок отливки-представителя, технологии формы и степени механизации процессов формообразования.

Зерновая основа покрытия должна соответствовать заливаемому сплаву и материалу формы; основные окислы сплава и формовочной смеси нельзя сочетать с кислой зерновой основой покрытия и наоборот. Только нейтральные огнеупорные материалы покрытия можно применять в сочетании с кислыми или основными окислами формы. Недопустимо также применение в составе краски двух наполнителей, которые могут вступать между собой в химическое взаимодействие. Огнеупорность припыла или наполнителя краски должна быть выше температуры заливаемого сплава. Исключение составляют наполнители активных красок, которые должны легко расплавляться под действием теплоты залитого металла, а также добавки, предназначенные для получения стекловидного легкоотделяемого пригара.

Для приготовления противопригарных красок не следует использовать особо мелкие наполнители. Из-за большой удельной поверхности они требуют повышенного расхода связующего и после сушки часто трескаются и отслаиваются, поэтому даже черный графит рекомендуют применять совместно с более крупным серебристым графитом в отношении 2 : 1 или 3:1. Для снижения склонности графитовых красок к образованию трещин и повышения газопроницаемости слоя принято добавлять молотый кокс.

Рис. 1. Взаимная растворимость некоторых растворителей (растворители, не соединенные линией, друг в друге практически нерастворимы)

Во всех случаях желательно применять светлые огнеупорные покрытия. Светлая форма имеет более опрятный вид, лучше просматривается при сборке и меньше подвержена разрушению под действием тепловой радиации жидкого металла. Для предотвращения образования поверхностных дефектов отливок рекомендуют наряду с огнеупорной составляющей вводить в краску теплоизоляционные материалы. Выбор дисперсионной среды (растворителя) также зависит от принятой технологии формы и свойств смесей. Во всех случаях, когда формы (стержни) подвергаются просушке в сушилах или подсушиваются, целесообразно применять в качестве дисперсионной среды воду. Водные краски до сих пор считают наиболее термостойкими и вместе с тем технологичными, так как они не токсичны, негорючи и обладают высокой живучестью.

При изготовлении форм из жидкостекольных смесей по С02-процессу, самотвердеющих и наливных (НСС) применять водные краски нерационально, поскольку неизбежная их подсушка удлиняет технологический цикл и снижает эффективность прогрессивной скоростной технологии. При выборе органического растворителя учитывают его скорость испарения, токсичность и взрывобезопасность. Если в состав краски входят два или несколько растворителей, то они должны быть взаимно растворимы. Данные о растворимости (смешиваемости) органических растворителей приведены на рис. 1.

Как уже упоминалось, седиментационная устойчивость суспензий достигается введением в них стабилизирующих веществ, повышающих вязкость дисперсионной среды до 20—30 с по вискозиметру ВЗ-4.

Стабилизирующее вещество должно полностью растворяться в выбранном растворителе без осадка и сворачивания. Если с растворителем сочетается вещество, обладающее одновременно связующими и стабилизирующими свойствами, то не всегда следует пользоваться представившейся возможностью сократить число компонентов краски. Например, достаточную седимента-ционную устойчивость и прочность водной краски можно получить, добавляя только одну глину. Однако повышенное содержание глины снижает огнеупорность краски и повышает ее склонность к образованию трещин после просушки. В данном случае целесообразно часть глины заменить каким-либо органическим связующим или стабилизатором. Так же следует поступать и при разработке составов быстросохнущих красок, если выбранное вещество (стабилизатор — связующее) не полностью отвечает требованиям, особенно по термостойкости.

Связующие материалы должны также полностью растворяться в выбранном растворителе и сочетаться со стабилизатором. Не сочетаются поливинилбутираль с пульвербакелитом ПК-104; при сливании спиртовых растворов этих веществ выпадает осадок. Поливинилбутираль в спиртовых растворах хорошо сочетается с канифолью, а также этилсиликатом. Карбоксиметилцеллюлоза хорошо сочетается с водорастворимыми связующими: сульфитно-спиртовой бардой, сульфитно-дрожжевой бражкой, патокой, ги-дролом. Сульфитно-спиртовая барда и сульфитно-дрожжевая бражка являются поверхностно-активными веществами и хорошо разжижают суспензии. Вместе с тем они снижают седимента-ционную устойчивость красок, поэтому в красках, включающих тяжелые наполнители (циркон, магнезит), применять их не следует.

Для повышения седиментационной устойчивости краскам следует придавать тиксотропное состояние. Тиксо-тропия значительно улучшает технологические свойства красок. Краски, обладающие тиксотропией, не стекают с кисти, легче удерживаются на вертикальных поверхностях без подтеков, причем более толстым слоем, более устойчивы против расслоения.

Краски, содержащие спиртовой раствор поливинилбутираля, приобретают тиксотропные свойства при добавлении к ним мар-ганцевокислого калия. Для красок, приготовленных на 2%-ном растворе поливинилбутираля, достаточно ввести 3% марганцовокислого калия к массе жидкой среды.

При выборе связующего для быстросохнущих красок следует отдавать предпочтение материалам, полимеризующимся при комнатной температуре и наиболее термостойким.

Растворители следует выбирать такие, чтобы приготовленная краска смачивала формовочную смесь, тогда она лучше проникает в стенки формы, прочно сцепляется с ней и не отслаивается после сушки. Краска, которая не смачивает материал формы, не глубоко проникает в поры между зернами смеси и слабо сцепляется с ее поверхностью. Установлено, что интенсивность проникновения водных красок, содержащих 6 частей глины и 4 части сульфитно-спиртовой барды, зависит от способности красок смачивать пленки связующего материала, которые обволакивают зерна смеси. При этом наибольшее количество водной краски поглощается поверхностью жидкостекольных форм. Это объясняется тем, что пленки жидкого стекла хорошо смачиваются водой, но при контакте с водной краской не разбухают и размер пор не сокращается. Пленки сульфитно-спиртовой барды и связующего КВС-2 набухают в воде, поступающей с краской, и размер пор сокращается. В связи с этим смеси, содержащие такие связующие, плохо впитывают водные краски. Поскольку все органические растворители в известной степени токсичны, необходимо при их выборе учитывать интенсивность воздухообмена на рабочих местах и степень механизации окраски.

Рассматривая рекомендации по выбору материалов для приготовления красок, нетрудно заметить, что в них содержится два взаимно исключающих требования: приготовление красок с высокой седиментационной устойчивостью и прочное сцепление красочного слоя с поверхностью формы. Первое требование — высокая седиментационная устойчивость — достигается главным образом путем повышения вязкости дисперсионной среды введением стабилизирующих и связующих веществ, а также приданием краске тиксотропной структуры. Второе требование — прочное сцепление с поверхностью формы — достигается главным образом при использовании маловязких красок, способных благодаря высокой подвижности сравнительно глубоко проникать в поры уплотненной смеси и тем самым обеспечивать прочное сцепление покрытия с поверхностью формы или стержня. Наличие противоречивых и взаимно исключающих требований вызвало ряд исследований и предложений по удержанию вязкости и плотности дисперсионной среды красок на оптимальном уровне. Установлено, что оптимальная вязкость водных красок, при которой обеспечивается прочное сцепление их с поверхностью смеси, составляет для цирконовых 50—60 с (по ВЗ-4) и для дистенсиллиманитовых 75—85 с. Для стабилизации красок были использованы высокомолекулярные вещества (КМЦ, альгинат натрия и др.), образующие при небольшой концентрации (3—5%) структурированные растворы вязкостью 20— 25 с. Для приготовления быстросохнущих красок применяют 4%-ный раствор поливинилбутираля в спирте вязкостью 17— 20 с. Цирконовые краски, приготовленные на этом стабилизирующем растворе, имеют плотность 1,8—2,0 г/см1 при вязкости 30—55 с.

По наблюдениям автора, удовлетворить требованиям достаточной седиментационной устойчивости и одновременно высокой проникающей способности красок можно, используя растворители с высокой плотностью (например, фреоны) или повышая плотность известных растворителей, растворяя в них некоторые неорганические окислы или соли.

ниевой пудрой. Формы, предназначенные для получения алюминиевых отливок, припыливают цементом, гипсом, тальком или бентонитом.

К сухим противопригарным покрытиям следует отнести и покрытия из пиролитического углерода («блестящего углерода»), Пироуглерод в виде мелкокристаллического углерода получают путем термического разложения углеродсодержащих газов (метана, пропан-бутана, ацетилена или паров жидких углеводородов). Пироуглерод применяют для покрытия керамических форм и зернистых огнеупорных материалов при литье тугоплавких металлов и сплавов. Опыты, проведенные в лабораториях Челябинского политехнического института, показали, что покрытие из пироуглерода повышает прочность и геометрическую точность форм и стержней.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум