§ 5. Вспомогательные формовочные материалы

При заливке расплавленного металла в форму стенки послед­ней прогреваются практически до температуры металла, вслед­ствие чего происходят быстрое испарение влаги, содержащейся в формовочной смеси, и выгорание связующих материалов с обра­зованием паров и газов. Жидкий металл может просачиваться в поры формы между зернами песка формовочной смеси и сплав­лять их. Особенно сильное воздействие металл оказывает на стер­жень, часто омываемый металлом со всех сторон.

Все эти воздействия металла на стенки формы и стержня отрицательно сказываются на качестве отливаемого изделия. Например, продолжительный нагрев стенки формы может при­вести к образованию в ней трещин и отпечатке их на поверхности отливок; пары и газы, не успевшие выйти из формы, могут про­никнуть в металл и образовать в стенке отливки газовые раковины. Просачивание металла в поры стенок формы приводит к образо­ванию шероховатой поверхности отливки вследствие пригара песка смеси к ее стенкам. Пригар на сложной поверхности от­ливки приводит к увеличению ее механической обработки и часто к неисправимому браку. Предупредить подобное явления в от-

ливках можно применением в формовочных и стержневых смесях особых материалов, которые принято называть вспомогательными. К таким материалам относятся различного рода добавки (в фор­мовочные и стержневые смеси), припылы, краски, натирки, фор­мовочные клеи, разделительный песок и пр.

Добавки. В качестве добавок, способствующих улучшению качества формовочных и стержневых смесей, применяют древесные опилки, молотый каменный и древесный уголь, конский волос, чугунную дробь и другие материалы.

Древесные опилки используют в прочных с малой газопрони­цаемостью формовочных и стержневых смесях, при изготовлении крупных форм и стержней, подвергающихся перед заливкой сушке. В процессе сушки опилки сгорают, оставляя в массе стержня и стенках формы каналы, по которым будут выходить пары и газы, образующиеся в форме и стержне в процессе ее заливки. Кроме того, форма и стержень становятся более податли­выми при усадке металла.

Для уменьшения пригара смеси к стенкам отливки в формо­вочные смеси в зависимости от толщины стенок отливки добавляют 3—6 % каменноугольной пыли.

В производстве крупных архитектурных отливок при изго­товлении стержней из жирных смесей по шаблону во избежание образования трещин, которые появляются при сушке, в формовоч­ную смесь добавляют конский волос. При изготовлении литейных форм для отливок с резкими переходами от массивных частей к тонким, часто встречающихся в номенклатуре архитектурного литья, в форвомочные смеси добавляют чугунную дробь, которая способствует быстрому охлаждению массивных частей отливки. С применением такой добавки выравнивается скорость охлаждения различных по толщине частей отливки, уменьшается внутреннее напряжение в металле, устраняется возможность образования трещин в отливке. В производстве художественных отливок, особенно при изготовлении форм, добавки рекомендуется вводить в наполнительные смеси. Введение добавок в облицовочные смеси уменьшает их пластичность, снижает качество отпечатка сложной поверхности модели в форме.

Припылы. Припылами называют порошкообразные материалы, которые наносят на внутреннюю поверхность сырых форм с целью предупреждения смачивания стенок формы расплавленным метал­лом и образования пригара на отливке.

Принцип защитного действия припылов состоит в том, что их мельчайшие частицы, прилегающие к стенкам формы, в момент заполнения последней металлом загораются и образуют газовую оболочку, которая в период горения отделяет стенку формы от расплавленного металла, не дает возможности ему проникать в поры стенки формы и смачивать ее. Кроме того, газовая обо­лочка создает в форме восстановительную атмосферу, препят­ствующую окислению металла и образованию химического и

механического пригара на отливке. Огнеупорные припылы закры­вают поры в поверхности формы, мешают проникновению в них жидкого металла и уменьшают пригар на отливках.

В зависимости от размера отливки и толщины ее стенки в фор­мах в качестве припыла применяют древесноугольный порошок, серебристый или черный графит, маршаллит и цемент. Для форм тонкостенных художественных отливок используют порошок дре­весного угля тонкого помола. Удобство применения древесно-угольного порошка состоит в том, что он, полностью сгорая в форме, не засоряет формовочную смесь. Древесноугольный порошок получают путем размола березового угля марки ТЛ (ГОСТ 7657—84). Перед размолом уголь прокаливают, размалы­вают до получения частиц размером 0,01—0,05 мм.

Формы для толстостенных статуарных и архитектурных от­ливок припыливают чаще всего графитом. Применение в этом случае древесноугольного порошка менее эффективно, так как он быстро сгорает, а большая масса металла толстостенной от­ливки долгое время сохраняет высокую температуру и способна взаимодействовать с зернами песка смеси.

В сырых формах в качестве припыла можно использовать цемент и маршаллит — они хорошо удерживаются на стенках формы, плотно закрывают междузерновые поры смеси, препят­ствуют образованию пригара на станках отливки. Следует учиты­вать, что применять цемент в большом количестве не рекомен­дуется, так как он засоряет формовочную смесь, постепенно ухудшая ее качество.

Противопригарные покрытия и пасты. Припыливанием полости формы можно уменьшить пригар на поверхности отливки в том случае, если отливку получают в сырой форме, когда припыл удерживается на ее сырой стенке. Со стенок сухих форм припыл смывается металлом.

В сухих формах защитную пленку создают путем нанесения специальных покрытий на стенки форм и стержней. В состав таких покрытий входят растворитель (вода или спирт), наполни­тель (основной огнеупорный материал) и связующее вещество, создающее на поверхности формы и стержня прочный слой. На формы и стержни покрытия наносят кистью или с помощью пуль­веризатора, после чего формы и стержни подсушивают.

В тех случаях, когда необходимо получить особо чистую поверхность отливки, стержень натирают защитной пастой, кото­рую приготовляют из 85 % графита и 15 % глины.

В производстве кабинетного художественного литья покрытия форм и стержней применяют реже, так как наносимый слой за­крывает поверхность полости формы, снижает в ней резкость отпечатка поверхности модели.

Модельные пудры. При изготовлении литейной формы и стержней припыливание применяют для предупреждения при­липания смеси к стенкам

целью припыливают поверхность модели в опоке перед ее на­бивкой. Материал припыла называют модельной пудрой.

Прилипание смеси к поверхности модели объясняется тем, что модель в процессе изготовления формы смачивается водой, на­ходящейся в смеси. Модельная пудра устраняет возможность смачивания модели, образует на ее поверхности прочный водо­непроницаемый слой.

В качестве модельных пудр применяют ликоподий, древесно-угольную пыль, графит и другие материалы. В производстве художественных отливок чаще используют ликоподий и древесно-угольную пыль. Ликоподий — легкий, подвижный порошок (зрелых сухих спор специальных растений) светло-желтого цвета, не впитывающий влагу. Из-за высокой стоимости применение ликоподия как модельной пудры ограничено. Для изготовления форм художественного литья наибольшее применение получила древесноугольная пыль. Она не только устраняет возможность прилипания смеси к модели, но и создает на поверхности формы противопригарный слой.

Разделительный песок. Им присыпают поверхность разъема формы в процессе ее изготовления для разделения частей формы. Разделительный песок не должен содержать глину, так как глина обладает клеящим свойством. Обычно используют чистый квар­цевый песок или песок, счищенный с поверхности отливки и предварительно освобожденный от металлических примесей про­сеиванием через сито. При изготовлении небольших форм для художественных отливок в качестве разделителя удобно при­менять древесноугольный порошок, используемый для припыла. Такой разделитель вполне отвечает требованиям, не снижает качества формовочной смеси, не засоряет ее.

Керосин. Его применяют для смачивания поверхности моделей и стержневых ящиков во избежание прилипания к ним смеси в процессе изготовления форм и стержней.

Прокладочная глина. При заливке крупных форм статуарного и архитектурного литья из-за неплотного прилегания полуформ и значительного давления металла возможен выход его из формы через разъем или проникание в каркасную трубу стержня. То и другое ведет к образованию дефектов в отливке. С целью пред­упреждения вытекания металла из полости формы при сборке на поверхности разъема по периметру полости формы проклады­вают глиняный валик толщиной 5—10 мм. Так же уплотняют зазоры между стержневыми знаками стержней и формы. Для приготовления прокладочной глины берут 66 % отработанной формовочной смеси, 34 % формовочной глины и 40 % воды (сверх 100 %).

Стержневой клей. Большие и сложные стержни для упроще­ния процесса изготовления делают по частям, которые в процессе сборки, после сушки, склеивают специальными декстриновыми или сульфитными клеями. Иногда крупные стержни склеивают

раствором белой глины. Некоторые заводы используют стержневые

клеи и для скрепления частей литейных форм, изготовляемых способом кусковой формовки.