Формові суміші

Фермова суміш призначена для виготовлення ливарної фор­ми. Суміш складається із наповнювача (піску), зв'язувальної речовини (глини з водою), протипригарних та інших речовин спеціального призначення. Головними властивостями формової суміші є пластичність, вогнестійкість, газопроникність, міцність і податливість.

Пластичність — здатність суміші точно відтворювати по­верхню моделі. Підвищення вмісту глини сприяє поліпшенню пластичності суміші.

Вогнестійкість — властивість суміші не прилипати до по­верхні виливка внаслідок часткового розплавлення під час кон­такту з рідким металом.

Газопроникність — здатність суміші пропускати (крізь пори) гази, які виділяються зі суміші та рідкого металу. Якщо газо­проникність суміші низька, то гази можуть" потрапити всереди­ну виливка і спричинити утворення газових порожнин. Очеви­дно, що газопроникність зростає зі збільшенням розмірів і од­норідності зерен піску, а також зі зменшенням кількості глини й води у фермовій суміші. Збільшення ступеня ущільнення су­міші призводить до зменшення газопроникності.

Міцність — властивість формової суміші не руйнуватись під дією сил, що виникають під час виймання моделі, складан­ня півформ, транспортування й заливання форми металом. Міц­ність суміші збільшується зі зростанням частки зв'язувальних речовин і ступеня ущільнення та зі зменшенням зерен піску.

Податливість — здатність суміші не чинити помітного опору зменшенню об'єму виливка під дією усадки металу. Під час усадки метал виливка стискає стрижень, а також частини фор­ми, оточені металом. Коли недостатня податливість суміші, у виливку виникають напруження, а при перевищенні цими на­пруженнями границі міцності — утворюються тріщини.

Пісок є головним компонентом фермових сумішей, який забезпечує їм газопроникність і податливість. Як ми вже згаду­вали, великі зерна піску хоч і зумовлюють добру газопроник­ність суміші, зате погіршують якість поверхні виливка. Дріб­ний пісок забезпечує гладку поверхню виливка, хоч зменшує газопроникність. Тому під час виготовлення великих виливків, коли потрібно відвести значну кількість газів, до формової су­міші вводять грубий пісок, а для виготовлення дрібних вилив­ків, де гладкість поверхні має істотне значення, застосовують дрібний пісок. Головним складником формового піску є кварц.

Домішками формового піску є слю­да, польовий шпат, оксиди заліза, оксиди лужних (Na₂0, К₂0) і лужноземельних (MgO, СаО) металів. Домішки зменшують вог­нестійкість суміші.

З метою підвищення вогнестійкості сумішей, призначених для сталевих і чавунних виливків, до їх складу доцільно вводи­ти хромистий залізняк (FeO • Сг,0₃) з температурою плавлення /„ ~ 1850 °С, циркон ZrSi0₄ (t_n ~ 2000 °С), магнезит MgO (t_u ~ 2800 °С).

Глина складається з дрібних лускоподібних частинок каолі­ніту (А1₂0₃ • 2Si0₂ ■ 2Н₂0) завбільшки до 0,02 мм. Змочена водою глина утворює на поверхні зерен піску тонку клейку плівку, завдяки чому ці зерна з'єднуються між собою, а крізь пори між зернами виходять гази. Кількість глини в фермовій суміші не перевищує 8... 12 % за об'ємом, а кількість води — 4...5 %. Для виготовлення високоякісних ливарних форм за­стосовують бентонітову глину, основа якої — монтморилоніт (А1₂0₃ • 4SiO,- пН₂0).

Протипригарні речовини запобігають утворенню на поверх­ні виливка пригару — твердої й міцної оболонки. Він виникає внаслідок сплавлення металу з матеріалом форми або проник­нення металу в пори форми на певну глибину. Пригар часто псує вигляд виливка, а під час обробки різанням спричинює інтенсивне спрацювання інструмента. Щоб запобігти утворен­ню пригару, робочу поверхню форми покривають тонким ша­ром протипригарного матеріалу у вигляді порошку або суспен­зії. Одні з протипригарних речовин (кам'яновугільний порошок, мазут) згорають під час дотику з металом, а утворені гази (CO, С0₂) захищають робочу поверхню форми від сплавлення з мета­лом, а також перешкоджають виникненню оксидів заліза. На­явність останніх є причиною утворення із кремнеземом (Si0₂) легкоплавкої сполуки 2FeO • Si0₂. Інші порошкоподібні речови­ни (кварц, циркон, магнезит, графіт) заповнюють пори на робо­чій поверхні форми і цим заважають проникненню металу в гли­бину форми. До складу протипригарних суспензій входять вогнетривкі порошки (магнезит, циркон, маршаліт, електроко-рунд — А1₂0₃ ) і зв'язувальна речовина (патока, техніч­ний лігносульфат, декстрин, рідке скло і смоли).

Стрижневі суміші

Стрижневу суміш використовують для виготовлення стриж­нів, які перебувають у складніших робочих умовах, ніж форма, оскільки вся їх поверхня, за винятком знаків, оточена розплав­леним металом. Під дією високої температури металу вигорають органічні складники стрижня, а під час охолодження виливка він зазнає стискальних зусиль від усадки металу. Ось чому стри­жень порівняно з формою повинен бути більш міцним, газопро­никним, податливим і вогнестійким. Водночас опір стрижня руй­нуванню під час вибивання його з виливка має бути незначний.

Головними складниками стрижневих сумішей є пісок і зв'язу­вальна речовина (синтетична смола, рідке скло, природна смо­ла, декстрин, технічний лігносульфат, цемент, рослинна олія тощо). Для захисту виливка від пригару поверхню стрижня покривають тонким шаром протипригарного матеріалу.