6.1. Материалы, улучшающие свойства смесей на стадиях смесеприготовления, формовки и отверждения

Как известно, формирование свойств смесей начинается уже на стадии перемешивания компонентов, когда требуется равномерное распределение всех ингредиентов по поверхности зерен наполните­ля. Для интенсификации этого процесса рекомендуется вводить в состав смесей специальные добавки, снижающие внутреннее трение между зернами песка и улучшающие реологические свойства смеси (сыпучесть, текучесть, подвижность и др.).

Для единых песчано-глинистых смесей наиболее эффективными добавками являются: крахмалит, игетан, а также различные поверх­ностно-активные вещества (ПАВ) в количестве до 0,1 %.

Особенно важным является снижение внутреннего трения между зернами наполнителя жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). В этом случае в составах ЖСС также используют различные поверх­ностно-активные вещества, но в больших количествах (0,2-0,5%). При таком расходе ПАВ и дополнительном введении воды в про­цессе перемешивания компонентов в лопастном смесителе проис­ходит пенообразование, что позволит перевести смесь в жидкоподвижное состояние, т.е. получать ЖСС. К таким ПАВ необходимо отнести следующие материалы [14]:

- рафинированный алкиларилсулъфонат (РАС) на основе сульфокислот керосиновых фракций, представляющий собой натриевые соли нефтяных сульфокислот. Однородная прозрачная жидкость полностью растворима в воде, содержание несульфируемых ве­ществ не более 1,0%, содержание поверхностно-активных солей суль­фокислот - не менее 45%, сульфата натрия - не менее 4%, соды - не более 3%. Не горюч, не взрывоопасен, не токсичен. Из-за наличия избытка соды при попадании в глаза может вызвать химические ожоги. Поэтому при работе с РАС следует пользоваться очками и резиновыми перчатками.

- нейтрализованный черный контакт (НЧК) - 25-процентный раствор аммоклейных солей нефтяных сульфокислот (рН = 7...8). Основное предназначение НЧК - гашение пены в ЖСС и восста­новление газопроницаемости смеси. Для этих же целей служит и нейтрализованный контакт Петрова. Количество этих материалов в ЖСС находится в пределах 10-30% от содержания ПАВ.

Добавки, повышающие живучесть смесей. Повышение живуче­сти смесей способствует снижению их расхода и улучшению техно­логических свойств. В качестве таких добавок используются: крах­малит, каустическая сода, технический хлористый магний и хлори­стый кальций, алюмоспирты, гликоли.

Добавки, химически связывающие вредные выделения и улуч­шающие санитарно-гигиенические условия труда. Для связывания паров формальдегида при отверждении песчано-смоляных смесей используют добавки мочевины или других аминосоединений. Вы­деления в воздушную среду высокотоксичного фенола при нагреве фенолсодержащих соединений могут быть в значительной степени обезврежены при введении в смеси добавки сильных окислителей (марганцевокислый калий, персульфат калия, кальциевая селитра).

6.2. Материалы, улучшающие качество стержней, форм и отливок

Материалы с особыми теплофизическими свойствами позволя­ют создать направленное затвердевание отливок в форме. К ним относятся теплоизоляционные материалы и материалы с повышен­ной теплоаккумулирующей способностью. Теплоизоляционные ма­териалы используются в литейном производстве для приготовления смесей и покрытий с пониженной теплопроводностью и теплоакку­мулирующей способностью. Теплоизоляционные материалы при­меняются в виде пластин, втулок для облицовки прибылей. Разли­чают зернистые и ячеистые материалы: аглопоритовый песок, диа­томит, трепел, вспученный перлит, шунгизит; слоистые: отходы слюды (мусковит и флогопит), вспученный вермикулит; волокни­стые: хризотиловый асбест, кремнеземистые волокна, базальтовое волокно, стекловолокно, высокоглиноземистая вата.

Экзотермические смеси используются для обогрева литейных прибылей. Из них изготавливают оболочки для прибылей. Источ­ником тепла служит реакция окисления алюминия и кремния в со­ставе ферросилиция и силикокальция и др. С целью повышения ох­лаждающей способности формовочной смеси в ее состав добавляет­ся чугунная или стальная дробь.

Добавки, улучшающие теплопроводность смеси. Благодаря дей­ствию этих добавок повышается скорость теплоотвода от жидкого металла, быстрее формируется его твердая корка в зоне контакта со стержнем (формой). К такого рода добавкам относятся порошки оксидов железа и марганца, металлические порошки (алюминия, железа, ферросилиция), чугунная или стальная дробь и т.д. Добавки противоположного назначения уменьшают скорость теплоотвода от жидкого металла, благодаря чему получают требуемую структуру в поверхностном слое отливки.

Добавки, препятствующие образованию газовых дефектов в от­ливках из черных сплавов. При термическом разложении азотсо­держащих смол выделяется азот и водород, служащие причиной образования пористости и раковин в металле. Эффективным сред­ством предупреждения газовых дефектов является введение тонко­дисперсных порошков оксида железа или диоксида марганца. Эти же добавки препятствуют насыщению поверхности, особенно сталь­ных отливок, углеродом.

Материалы для улучшения податливости стержней при высо­котемпературном нагреве. Вследствие силового взаимодействия отливки и формы в начальные моменты остывания в затвердевшем металле развиваются внутренние напряжения, которые могут при­вести к образованию в отливке горячих трещин. Для улучшения податливости формы и стержня используют выгорающие добавки (древесную муку или опилки, пенополистироловую крошку и т.п.) или волокнистые и высокопористые молотые материалы (вспучен­ные перлит, вермикулит и т.п.). Для высокотермостойких смоляных связующих, образующих при высоких температурах малоподатли­вый углеродистый каркас, возможно введение добавок пластифика­торов (дибутилфталат, глицерин) или окислителей (KMnO₄, NaNO₃ и др.). С аналогичной целью возможно введение добавок минераль­ных солей, образующих при высоких температурах плавки, способ­ствующие улучшению податливости стержней.