4.2. Основные характеристики и требования к формовочным смесям

Основные характеристики и требования к формовочным смесям: пластичность, прочность, газопроницаемость, огнеупорность, теплопроводность, податливость, долговечность. Прочность 2,9 ... 15,7 МН/м2 для сырой смеси, 49 …196 МН/м2 – для стержней. Для сырых форм используются «тощие» смеси, содержащие глины 8 – 10 %, для сухих – «жирные», в которых глины до 20 %, остальное – песок. Классификация формовочных смесей: для чугунного, стального и цветного литья; для сырых и сухих форм; облицовочные, наполнительные и единые. Для ручной формовки (особенно очень крупных отливок) выгодно применять не

единую смесь, а две смеси (облицовочную и наполнительную). Облицовочная смесь состоит из свежих формовочных материалов (песка и глины), а наполнительная – из многократно используемой смеси, которую только измельчают и увлажняют после выбивки форм. Для машинной формовки, когда форма изготавливается на специальных формовочных машинах, используется единая смесь. В этом случае после выбивки форм в старую смесь добавляется 7 – 15 % свежих материалов, остальное – горелая земля. Оптимальная влажность формо-

вочной смеси приблизительно 5 %. Вспомогательные формовочные материалы:

• Связующие: органические (древесный пек, сульфитно-спиртовая барда, синтетические смолы) и неорганические (жидкое стекло, цемент).

• Противопригарные (пылевидный кварц, каменноугольная пыль).

• Вещества, увеличивающие податливость форм в результате выгорания после заливки металла (опилки, каменноугольная пыль).

• Вспомогательные составы: замазки для ремонта форм и стержней, клеи для склеивания сложных стержней, краски, предотвращающие пригар форм и стержней, припылы, которыми покрывают поверхность моделей и стержней для предотвращения прилипания к ним формовочных и стержневых смесей и др. Стержни работают в тяжелых условиях, т. к. окружены жидким металлом совсех сторон. Кроме того, они часто подвержены изгибным нагрузкам, потому что опираются в формах только на свои концевые части, которые называются знаками. Поэтому к ним предъявляются высокие требования к прочности. Одновременно, стержни должны обладать легкой выбиваемостью, высокой податливостью в процессе кристаллизации отливки, низкой газообразующей способностью. Для их изготовления используются свежий песок и крепители, виды которых показаны в табл. 2.

Таблица 2

Стержневые смеси на основе песка

Приготовление формовочных и стержневых смесей происходит следующим образом. Свежие материалы подвергаются сушке, размолу и просеиванию. Горелая формовочная смесь разминается в валках, подвергается магнитной сепарации и просеиванию. Затем производится смешивание свежей и горелой смесей и увлажнение в специальных смесителях, которые называются бегунами. Перед формовкой смесь хранится в бункерах. Для разрыхления она может дополнительно обрабатываться в дезинтеграторах и аэраторах.

4.3. Формовка

Формовка производится по металлическим или деревянным моделям. Для простой отливки (рис. 4. 2, а) приведён пример деревянной модели (рис. 4.2, в), состоящей из двух половин, призванных образовывать две полуформы. Схема ручной формовки приведена на рис. 4.3. Набивка формовочной смеси производится ручными трамбовками. При формовке больших отливок используются ручные пневматические трамбовки.

Рис. 4.2. Пример технологической разработки отливки:

а – деталь; б – эскиз чертежа отливки со стержнем; в – модель;

г – деревянная модель в разрезе; 1, 5 – припуск на механическую обработку,

2, 6 – формовочные уклоны, 3 – стержень, 4 – знаковая часть стержня, 7, 8 – верхняя и

нижняя части модели, 9 – направляющие штыри

Рис. 4.3. Схема изготовления литейной формы по разъемной модели:

а – формовка нижней опоки; б – формовка верхней опоки; в – собранные полуформы с

установленным стержнем; г – сечение готовой формы в перпендикулярной плоскости.

1 – стержень, 2 – полость, куда будет заливаться металл, 3 – опока, 4 – половинка

модели, 5 – нижняя полуформа, 6 – подопочная плита, 7 – центрирующие штыри,

8 – верхняя опока, 9 – верхняя полуформа, 10 – модель, 11, 12 – литниковая система,

13 – скобы, скрепляющие полуформы перед заливкой

Уплотнение формовочной смеси при машинной формовке может осуществляться прессованием, встряхиванием или метанием смеси с помощью пескомета

(рис. 4.4).

Рис. 4.4. Схемы уплотнения литейных форм при машинной формовке:

а – верхнее прессование; б – уплотнение встряхиванием; в – уплотнение пескометом;

в схеме а: 1 – стол машины, 2 – модель, 3 – опока, 4 – наполнительная рамка, 5 – пресс,

6 – прессовая колодка;

в схеме б: 1 – станина, 2 – встряхивающий поршень, 3 – стол, 4 – модель, 5 – опока;

в схеме в: 1 – вращающийся ковш, 2 – метательная головка, 3 – ротор электродвигателя

Изготовление стержней производится вручную или на пескодувных, пескострельных машинах. После формовки производятся сушка, отделка и окраска стержней. Для получения отливок без усадочных раковин и пористости стремятся изготавливать отливки с приблизительно одинаковой толщиной стенки, без резких утолщений, которые являются тепловыми узлами. В таких узлах кристаллизация металла происходит в последнюю очередь, что способствует образованию в них усадочных раковин и микрорыхлот.