1. Класифікація формувальних і стержневих сумішей, склад та властивості їх для різних сплавів

Формувальні суміші розрізняють:

- по призначенню – для відливок з чавуну, сталі, кольорових сплавів. Таке розподілення зумовлене температурою заливання сплаву, яка для сталі складає 1480-1540 С, чавуну 1380-1420 С і кольорових сплавів 1100 С;

- по складу – піщано-глинясті, суміші які містять швидкотвердіючі кріпильники, спеціальні;

- за характером використання - на єдині, облицювальні та наповню вальні. Якщо уся форма виготовляється з однієї суміші, то така суміш називається єдиною. Облицювальна суміш використовується в умовах серійного та одиничного виробництва. Її наносять навкруги моделі шаром 15-100 мм, у залежності від товщини стінки відливки. Наповнювальна суміш наноситься зверху облицювальної суміші та заповнює решту форми.;

- за станом форми, перед заливанням – на суміші для сирих, сухих, підсушуваних і хімічно твердіючих форм.

- у залежності від класу піску - на природні та синтетичні.

Формувальні і стержневі суміші: область використання склад та властивості

При виборі складу формувальної суміші враховують:

- тип металу, що заливається та умови взаємодії металу з формою;

- складність та відповідальність відливок;

- наявність необхідних вихідних матеріалів;

- серійність виробництва;

- технологію виготовлення та збирання форм;

- планову собівартість відливки.

Єдині суміші для отримання форм на автоматичних лініях повинні мати високі і постійні властивості: міцність, газопроникність, пластичність. Такі властивості досягаються застосуванням високоякісних матеріалів - кварцових пісків, бентонітових глин і спеціальних домішок.

Формувальні суміші, використовувані при виробництві стальних відливок, повинні володіти високою міцністю і термохімічною стійкістю, оскільки температура заливки сталі значно вище температури заливки інших ливарних сплавів.

Формувальні суміші для форм чавунних відливок виготовляють звичайно із глинястих пісків. Для дрібних відливок при машинній формовці застосовують єдині суміші, які по складу і властивостям близькі до облицювальних сумішей. В якості протипригарної домішки в суміш для формовки по-сирому добавляють кам’яновугільний порошок.

При формовці по-сирому крупних форм використовують облицювальну і наповнювальну суміші. В облицювальні суміші для формовки по-сухому, особливо форм для тонкостінних складних відливок, в якості підвищення піддатливості добавляють тирсу або торф’яні крихти. Наповнювальну суміш звичайно не освіжають; вона представляє собою оборотну суміш.

Формувальні суміші, використовувані при виготовлені форм для відливок із кольорових сплавів повинні забезпечувати в першу чергу чистоту поверхні відливок. Особливо це важливо для сплавів, які мають велику рідкотекучість, наприклад для олов´янистих бронз. При виготовлені відливок із кольорових сплавів вогнетривкість сумішей має другорядне значення, так як сплави розливають при відносно низьких температурах.

Для запобігання утворення механічного пригару формувальні і стержневі суміші приготовляють із дрібнозернистих пісків. В формувальні суміші вводять велику кількість відпрацьованої суміші. При виготовлені відливок із мідних сплавів в суміш в якості протипригарного засобу добавляють мазут.

Для алюмінієвих сплавів стержні і форми повинні бути особливо піддатливі, так як при високих температурах міцність алюмінієвих сплавів незначна.

Магнієві сплави відрізняються великою хімічною активністю. В сирих піщаних формах магній розкладає вільну воду, а в сухих вступає в взаємодію з хімічно зв’язаною водою. Для захисту магнію від окислення в процесі заливки і остаточного охолодження в формувальну і стержневу суміші добавляють 4 - 10% фтористої присадки (суміш кислого фтористого амонію NH₄F*HF і борної кислоти Н₃ВО₃ ), сірий колір або чисту борну кислоту.

До стержневих сумішей висувають вимоги більш жорсткі, ніж до формувальних. Міцність стержня в сухому стані і його поверхнева твердість повинні бути вище вказаних параметрів форми. Стержневі суміші повинні мати велику вогнетривкість, піддатливість і невелику гігроскопічність, особливо при формовці по-сирому, високу газопроникність і малу газотвірну здатність, хорошу вибиваємість.

При одиничному i серійному виготовленні форм i стержнів широ­ко застосовують пiщано-рiдиносклянi суміші. Одною із причин широкого використання цих сумішей є можливість зміцнення виготовлених форм і стержнів без теплової дії. Зміцнення форм та стержнів може бути проведено, як витримуванням на повітрі (підв'ялюванням), так і продуванням вуглекислим газом або введенням у суміш хімічного реагенту, що викликає аналогічно вуглекислому газу коагуляцію рідкого скла. Другою причиною являється те, що завдяки тепловому сушінню тривалість процесу зміцнення цих сумішей значно менша, ніж піщано-глиняних. Третьою причиною широкого застосування цих сумішей можна вважати відносно низьку вартість рідкого скла й простоту його виготовлення. Однак ці суміші важко вибиваються, погано піддаються регенерації і дають підвищений пригар на чавунних відливках.

Пластичні самотвердiючi суміші виготовляються по двостадійній технології. Спочатку роблять базову суміш. На ділянку формування вона попадає в лопатевий змішувач у кількості, необхідній для виготовлення одної форми. Одночасно в змішувач уводять 2-3% ферохромового шлаку, який служити для затвердіння суміші. Після перемішування протягом 45-60 с готова суміш подається в опоку і розподіляється по поверхні моделі як облицювальна. Потім в опоку подається наповнювальна суміш, і форма ущільнюється струшуванням. Рідке скло і ферохромовий шлак взаємодіють по всьому об'єму суміші, у результаті вона твердіє. Після виготовлення форми з неї можна зразу ж вилучати модель, через 30 хв. на поверхню форми можна нанести покриття, а через 4-6 год. заливати металом.

Важливим досягненням вітчизняних учених являється розробка технології виготовлення форм i стержнів із наливних самотвердіючих сумішей. Переваги вказаної технології полягають у тому, що виключається трудомістка операція ущільнення форми: наливну суміш заливають у стержневий ящик або в опоку, де вона твердіє при нормальній температурі.

ХТС застосовують переважно для виготовлення стержнів, що пояснює високу вартість сполучників i ускладнення регенерації цих сумішей. Для виготовлення ХТС використовують кварцовий пісок, який містить не більше 0.5% глиняної складової і вологістю 0.3-0.5%. Підвищена вологість уповільнює твердіння суміші. Температуру піску слід підтримувати в межах 18-30 ^оС.

При крупносерійному i масовому виробництві ефективний процес виготовлення форм i стержнів у гарячій оснастці. Основу сумішей для цього процесу складають кварцові піски із зернистістю 02, 016,01. У якості сполучників використовують синтетичні смоли й інші швидкотвердіючі матеріали. Покращення технологічних властивостей досягається введенням різних добавок (оксид заліза, срібний графіт, стеарин цинку або кальцію й ін.). Для виготовлення стержнів у гарячих ящиках використовують сухі і сирі суміші.

Сухі пiщано-смолянi суміші поділяють на механічні i плакувальні. Механічну суміш піску, порошкоподібного сполучника й домішок використовують обмежено, тільки при бункерному способі формування оболонкових стержнів, коли суміш знаходиться в закритому об'ємі і не відбувається розшарування компонентів.

Більш технологічні плакувальні суміші. Вони представляють собою сухий зернистий матеріал, зерна якого покриті плівкою, у склад плівки входять сполучники й добавки. Для нанесення плівки на зерна піску застосовують холодний, теплий і гарячий способи плакування.

Основу пiщано-смоляних стержневих сумішей складають кварцові піски. Для прискорення затвердіння в них уводять каталізатори, а для регулювання технологічних властивостей - різноманітні добавки. У якості сполучників використовують синтетичні термореактивні смоли і полівиніловий спирт.