§ 8. Разновидности формовочных смесей

Художественные отливки по степени сложности, массе и материалу, из которого они изготовлены, весьма разнообразны. Так, в производстве одного лишь Каслинского завода на Урале можно встретить отливки массой от нескольких граммов до не­скольких тонн, по размерам от сантиметра до нескольких метров по толщине стенки от миллиметра до десятков миллиметров. Естественно, что требования, предъявляемые к литейным формам таких разнообразных отливок, также неодинаковы. Например, прочность стенки формы статуи массой 5 т не может быть равна прочности стенки формы ажурной коробочки или браслета для часов. Следовательно, и формовочные смеси как материал для изготовления литейных форм не могут быть одинаковыми для всех форм.

Формовочные смеси, применяемые в производстве художе­ственных и архитектурных отливок, подразделяют по нескольким признакам:

1. по виду использования — облицовочные, наполнительные, единые;

2. в зависимости от применяемых при приготовлении смеси песков — природные (естественные) и искусственные (синтети­ ческие);

3. по роду применяемого для отливки металла — для чугун­ ного литья и для цветного литья;

5) по состоянию формы перед заливкой — для форм, залива­емых в сыром состоянии, и для форм, заливаемых после сушки;

5) специальные формовочные смеси.

Облицовочной называют такую смесь, которую используют для изготовления рабочего слоя формы, соприкасающегося с мо­делью (а следовательно, и с отливкой). Облицовочная смесь, воспроизводящая отпечаток поверхности модели, первая при­нимает на себя температурные воздействия заливаемого в форму металла и должна обладать хорошей прочностью, пластичностью, огнеупорностью и газопроницаемостью. Поэтому облицовочная смесь содержит, как правило, большой процент свежих формо­вочных материалов и, как наиболее дорогая, используется в форме в небольших количествах, слоем 20—30 мм (на поверхности модели).

Наполнительной называют смесь, которой заполняется форма после нанесения облицовочной смеси. Она состоит в основном из оборотной смеси.

Формовочные смеси при машинной формовке архитектурных отливок вследствие особенностей технологического процесса фор-

мовки используются одновременно в качестве облицовочной и на­полнительной смеси и называются едиными.

Природные (естественные) смеси представляют собой глинистые пески марок П0063 и Ж005 с содержанием глины от 12 до 30 %. Природные формовочные смеси широко применяют в производстве тонкостенных ажурных и кабинетных чугунных и цветных отливок для форм, заливаемых в сыром состоянии и после сушки. Эти смеси обладают хорошей пластичностью и прочностью.

Искусственные (синтетические) смеси — наиболее распростра­ненные в производстве художественных и архитектурных отливок. Они представляют собой смесь песка и глины или нескольких песков с большим или меньшим содержанием глины и отработан­ной смеси. Пески и оборотную смесь смешивают в таких пропор­циях, чтобы в результате образовалась формовочная смесь, обла­дающая необходимыми технологическими свойствами.

Формовочные смеси для форм чугунных отливок. Состав фор­мовочных смесей (табл. 8) зависит от конфигурации и сложности поверхности отливок, толщины их стенок и состояния литейной формы перед заливкой. Смеси для ажурных отливок, имеющих сложную поверхность, тонкие стенки и большое число просветов, образующих ажур, должны обеспечивать получение в форме четкого отпечатка сложной поверхности модели и прочность мельчайших болванчиков, дающих просветы в отливке. Кроме того, при заливке в форму чугун по сравнению с цветными спла­вами имеет более высокую температуру. Поэтому формовочные смеси для форм, заливаемых чугуном, должны иметь достаточную огнеупорность.

Повышение температуры заливки чугуна приводит к более интенсивному газовыделению при прогреве формы, поэтому формо­вочные смеси должны иметь хорошую газопроницаемость. Таким образом, формовочные смеси для форм, заливаемых чугуном, при достаточной прочности должны быть газопроницаемыми и огнеупорными.

Формовочные смеси для форм отливок из цветных сплавов. Латунь, бронза и алюминиевые сплавы, применяемые в произ­водстве художественного литья, по сравнению с чугуном имеют более низкую температуру заливки и большую жидкотекучесть. Поэтому при изготовлении литейных форм представляется воз­можным применять мелкозернистые формовочные смеси, дающие чистую и гладкую поверхность отливки.

Формовочные смеси для формовки по-сырому. Формовкой по-сырому изготовляют литейные формы для тонкостенных и ажурных отливок (барельефы, ажурные тарелки, вазы, детали статуэток).

Для получения в форме хорошего отпечатка, сложной поверх­ности модели и обеспечения прочности небольших болванчиков, образующих просветы в отливке, формовочные смеси должны иметь хорошую газопроницаемость, пластичность и быть доста-

точно прочными. Поэтому при приготовлении смесей при­меняют мелкосернистые пески с повышенным содержанием глины.

Смеси для форм, заливаемых в сыром состоянии, применяют и при изготовлении форм для архитектурных отливок. В этом случае большая масса отливки и размеры форм требуют примене­ния в формовочных смесях более крупных песков и повышающих огнеупорность смеси добавок.

Формовочные смеси для формовки по-сухому. Литейные формы статуй и бюстов значительно сложнее обычных. Для их изготовле­ния применяют, как правило, сложную кусковую формовку. При такой формовке формовщик, разбирая форму для удаления мо­дели, имеет дело не с полуформами, предохраняемыми от разру­шения, а с частями формы в виде спрессованных кусков формо­вочной смеси. Естественно, что такие формы должны быть изго­товлены из более прочных формовочных смесей.

При кусковой формовке поверхность формы должна выдер­живать давление не менее 0,9 МПа. Газопроницаемость таких смесей в сыром состоянии вследствие содержания большого коли­чества глины низкая (20—25 единиц). Поэтому литейные формы, изготовленные из этих смесей, нельзя заливать в сыром состо­янии, так как повышенное количество пара и газа не сможет свободно выходить из формы через ее стенки. Газопроницаемость форм, изготовляемых из жирных формовочных смесей, повышают путем их сушки. В процессе сушки в результате испарения влаги и выгорания добавок увеличивается пористость формы. Газо­проницаемость смеси в форме после сушки повышается до 60— 70 единиц.

Смеси, формы из которых заливают после сушки, называют формовочными смесями для формовки по-сухому.

В качестве наполнительной смеси используют одну отработан­ную смесь. Освежают ее неперегоревшими кусками форм, наби­ваемых из жирной облицовочной смеси.

Специальные формовочные смеси. В производстве художе­ственного литья часты случаи, когда сложность отливки требует применения особых способов изготовления литейной формы, применения специальных формовочных смесей.

Жидкие формовочные смеси применяют при формовке скульптурных отливок для нанесения облицовочного слоя на поверхность восковой модели и изготовления стержня в форме. На поверхность модели жидкую смесь наносят путем оплескивания модели, при изготовлении стержня смесь заливают в полость гипсовой формы. В состав жидкой формовочной смеси входят кварцевые пески, маршаллит, цемент и вода.

Суспензию на этилсиликатном связующем применяют для нанесения на поверхность выплавляемой модели слоя, который после ее выплавления образует неразъемную керамическую форму — оболочку для отливки.

Связующим суспензии является гидролизованный раствор этилсиликата, наполнителем — пылевидный кварц (маршаллит) марок КП1, КП2, прокаленный при температуре 850—900 °С и просеянный через сито с шелковой сеткой.

Песчано-смоляные смеси применяют в произ­водстве отливок, получаемых в оболочковых формах. В состав смеси в качестве наполнителя входит кварцевый песок с зернами размером менее 0,2 мм. В качестве связующего используют термо­реактивную смолу. В целях экономии дорогостоящих смол обо­лочки полуформ изготовляют двухслойными. В этих случаях песчано-смоляные смеси делят на облицовочные и наполнительные. Облицовочные приготовляют с большим содержанием смол, на­полнительные — с меньшим.