быть технологичным в изготовлении;

4. обладать минимальной массой и быть удобным в эксплуата­ции;

' 5) иметь минимальную стоимость с учетом стоимости ремонта;

6) сохранять точность размеров и прочность в течение опреде­ленного времени эксплуатации.

Требуемые точность, прочность и долговечность модельного комплекта зависят от условий производства единичного, серийного, массового. В единичном и мелкосерийном производстве чаще всего используют деревянные модельные комплекты; в массовом и круп­носерийном производстве — металлические модельные комплекты, которые хотя и дороже, но значительно долговечнее деревянных.

В серийном производстве во многих случаях успешно приме­няют модели из пластмасс, например эпоксидных смол, а также из гипса и цемента.

Металлические и пластмассовые модели в течение длительного срока службы сохраняют точность размеров, способствуют получе­нию четкой конфигурации отливки, прочны и долговечны. Однако стоимость изготовления металлических и пластмассовых моделей в 3—5 раз превышает стоимость изготовления деревянных, поэтому их применение должно быть обосновано экономическим расчетом. Правильный, экономически обоснованный выбор материала для модельного комплекта позволяет существенно снизить себестои­мость отливок.

§ 2. Деревянные модели

Свойства древесины

Древесина как модельный материал обладает рядом положи­тельных свойств: малой плотностью, хорошей обрабатываемостью, способностью к склеиванию, удержанию лака и красок, низкой стоимостью. Однако древесина имеет неоднородное строение, спо­собна поглощать и испарять влагу; при этом изменяются ее объем и механические свойства, она коробится. Указанные недостатки древесины можно частично устранить выбором соответствующих сортов дерева, режимом ее сушки и обработкой при изготовлении моделей.

Породы дерева, применяемые в модельном производстве. В за­висимости от назначения и срока службы модели изготовляют из различных пород дерева: мягких, небольшой и средней твердости, твердых.

Липа — очень мягкое дерево, легко обрабатывается, обладает низкой прочностью и большой гигроскопичностью, кроме того, имеет большую усадку; применяется для мелких и средних моделей.

Ольха— сравнительно мягкое дерево, легко обрабатывается, имеет небольшую усушку и коробление, применяется для промо­делей (модель для изготовления модели), мелких и средних моделей, стержневых ящиков, а также моделей с тонкими стенками и ребрами.

Сосна хорошо обрабатывается, обладает небольшой усушкой и незначительным короблением, применяется для средних и круп­ных моделей любой сложности, а также стержневых ящиков, шаб­лонов, кондукторов и т. д.

Ель очень трудно обрабатывается; поверхность модели после обработки получается негладкой, особенно в торцовой части, сильно коробится. Ель применяется для изготовления, главным образом, крупных или неответственных моделей, 'для моделей различных приспособлений и стержневых ящиков.

Береза хорошо обрабатывается на токарном станке, сильно коробится, имеет большую усушку, гигроскопична, сравнительно быстро гниет. Поверхность модели после обработки получается очень гладкой. Береза применяется для мелких изделий и частей моделей, имеющих форму тел вращения (стержневых знаков, бобы­шек, ободьев шкивов и др.), а иногда и для облицовки средних и крупных моделей.

Клен трудно обрабатывается, имеет высокую твердость, небольшую усушку и незначительное коробление. Поверхность модели после обработки обычно получается чистой и гладкой.. Клен применяется для мелких ответственных моделей в единичном и серийном производстве, а также для облицовки ответственных частей крупных и средних моделей, для изготовления промоделей и модельных шаблонов.

Дуб трудно обрабатывается, имеет ^высокую твердость, при­меняется для модельного и формовочного инструмента.

Фанера березовая, ольховая или буковая 1-го сорта хо­рошо обрабатывается, незначительно коробится, имеет чистую и гладкую поверхность, применяется для изготовления плоских тонкостенных моделей, модельных плит, рамок, щитков и других частей моделей.

Пластик древесный слоистый — материал типа фанеры, изготовляется в виде листов толщиной 1—12 мм и плит толщиной 15 мм горячим прессованием березового шпона, пропи­танного раствором синтетической смолы, после обработки имеет гладкую поверхность, малое коробление и небольшую гигроскопич­ность, применяется для тех же целей, что и фанера.

Согласно ГОСТ 8486—66, пиломатериалы делятся на д о с к и — /если ширина превышает двойную толщину, бруски— если ширина не более двойной толщины, брусья — если толщина и ширина больше 100 мм.

Сушка древесины

Для предотвращения коробления деревянные модели и стержне­вые ящики изготовляют из высушенной древесины, кроме того, их рабочую поверхность покрывают нитроэмалями, а иногда лаком. Согласно техническим условиям, для моделей нельзя использовать древесину, имеющую пороки в виде сучков, ухудшающих обраба-

в

Влажность древесины, употребляемой для моделей, не должна превышать 8—12%. В процессе сушки древесины происходит ее усушка. Древесина усыхает неравномерно: в продольном направле­нии 0,1—0,3%, в радиальном 3—8% и в направлении по касатель­ной к годичным слоям 5—12%.

Классификация деревянных моделей

Деревянные модельные комплекты классифицируют по различ­ным признакам: по роду металла, для которого они предназначены, по конструкции, способу формовки, сложности, прочности и точ­ности изготовления. Конструкция модели зависит от конструкции детали и особенностей технологии литья сплава, из которого будет изготовлена эта деталь.

По конструкции модели могут быть разъемные и неразъемные, полые и цельные (массивные). Мелкие модели делают цельными, а крупные — полыми, что облегчает модель, снижает расход материала и стоимость модели.

По неразъемным моделям можно получить отпечаток, соответст­вующий конфигурации отливки, целиком в одной полуформе.. Фор­мовка по таким моделям требует специальных приемов, усложняю­щих изготовление формы. Поэтому обычно применяют разъемные модели, состоящие из частей (половин), по которым производят формовку в отдельных полуформах, собираемых перед залив-- кой.

Конструкция модели зависит от способа формовки. Модели для машинной формовки должны иметь плоский разъем, минималь­ное число отъемных ча!стей. В этом случае отверстия, полости и углубления в отливке выполняются стержнями. Модели для руч­ной формовки могут иметь отъемные части, криволинейный разъем. Модели для машинной формовки пригодны и для ручной, модели для ручной формовки не всегда пригодны для машинной.

По сложности изготовления модели разделяют на простые, средней сложности, сложные, очень сложные. Простые— 'это небольшие неразъемные или с плоским разъемом модели без отъ­емных частей. К моделям средней сложности относятся модели с криволинейными поверхностями и небольшим числом стержней, к сложным и очень сложным моделям — крупные модели с криво­линейными поверхностями для тонкостенных отливок с большим числом стержней.

Деревянные модели и стержневые ящики делят по проч­ности на три класса. • ' ,

По первому классу делают ответственные модели и стержневые ящики с повышенной точностью, а также модели для серийного про­изводства. Модели изготовляют из бука, клена, дуба и других твердых пород. Тонкие части моделей выполняют из алюминия. Отъемные части в моделях для ручной формовки крепят на метал­лических шипах (шпонах) типа ласточкина хвоста. Поверхность

модели тщательно отделывают и покрывают последовательно не менее 3 раз лаком.

По второму классу прочности делают модели для мелкосерий­ного производства и модели сложных единичных отливок. Модели изготовляют из сосны, липы и других пород дерева 1 и 2-го сорта. Стержневые ящики выполняют разъемными. Тонкостенные модели изготовляют с модельными плитами. Поверхность модели тщательно отделывают и покрывают 2 раза лаком.

По третьему классу прочности делают модели Для ручной фор­мовки единичных отливок, а также скелетные модели и шаблоны. Модели изготовляют из ели, сосны, липы и других пород дерева. Отдельные части модели соединяют клеем или гвоздями.

Минимальное число съемов форм составляет с моделей первого класса — 150, второго — 30 и третьего — 8.

По точности изготовления деревянные модели делят на три класса: I, II, III.

Точность обусловливается величиной отклонения размеров мо­дели от указанных в чертеже. Отклонения могут быть в сторону увеличения размера — верхние отклонения (+) или уменьшения — нижние отклонения (—). Получить и сохранить высокую точность деревянных моделей труднее, чем металлических моделей, так как древесина впитывает влагу, набухает, а затем так же легко высы­хает. Точность деревянных моделей связана с -их конструкцией и прочностью. Прочная модель лучше сохраняет точность. Поэтому, например, модели 1-го класса точности должны быть изготовлены по первому классу прочности и т. д.

В серийном производстве делают одновременно два-три модель­ных комплекта (дублера), которые попеременно находятся в ра­боте и в ремонте. Эти комплекты должны быть взаимозаменяемы, т. е. стержневые ящики одного комплекта должны подходить к модели другого и наоборот. Взаимозаменяемость возможна только при изготовлении модельных комплектов с отклонениями в пределах . допусков для данного класса точности.

Конструирование модельных комплектов

Деревянные модели и стержневые ящики выполняют по рабо­чим чертежам детали, на которых технолог-литейщик обозначает цветными карандашами, в соответствии с нормалями на оформле­ние чертежа отливки, места и величину припусков на механиче­скую обработку, контуры стержневых знаков модели, устанавли­вает их размеры, форму и номера стержней. Поверхность разъема формы на чертеже указывают стрелками с надписями В (верх) и Н (низ). Чертеж детали, таким образом, превращается в технологи­ческий чертеж отливки.

На рис. 3 приведен пример нанесения упрощенным способом на чертеж детали технологических указаний для изготовления модельного комплекта. В соответствии с технологическим черте-

жом отливки модельщик вычерчивает модель на деревянном щитке, склеенном из досок, или на фанере, а иногда острой чертилкой на алюминиевом листе.

На чертеже модели вычерчивают отливку и ее сечения в нату­ральную величину по специальному усадочному метру (линейке) без размеров и штриховых линий. Так же, как и на тех­нологическом чертеже отливки, модельщик указывает припуски на механическую обработку, знаковые части стержня, формовочные

Рис. 4. Варианты (1, 11, III) выполнения литейных уклонов на поверхностях моделей:

а — наружных; б ~ внутренних; в — наружных размерами менее

500 мм

• Отливка соответствует размерам чертежа в тех случаях, когда при изготовлении модели правильно учитывается линейная усадка сплава. С этой целью используют модельные усадочные метры (линейки), которые больше нормального метра на величину усадки соответствующего сплава.

Отрицательные припуски на моделях. Отрицательным припу­ском называют уменьшение размера модели по сравнению с разме-' ром, указанным на чертеже детали, на величину возможной неточ­ности изготовления формы и стержней. Эта неточность появляется обычно при ручной формовке вследствие расталкивания модели во время извлечения ее из формы, отделки формы и стержней и т. д. Уменьшение толщины стенок (отрицательный припуск) делают за счет уменьшения наружных размеров модели, так как после изго­товления и отделки форма всегда имеет несколько большие размеры. Величину отрицательных припусков назначают по ГОСТу.

Стержневые знаки. Стержневыми знаками называют выступаю­щие части на моделях, образующие в форме углубления, в которые устанавливаются знаковые части стержня. По расположению на модели различают стержневые знаки вертикальные и горизонталь­ные. Стержневые знаки могут быть круглой, квадратной или Другой формы.

Стержневые знаки обеспечивают устойчивость стержня в форме, точную фиксацию его положения, а также вывод газов, выделяю­щихся из стержня при заливке металла в форму. Знаки должны быть таких размеров, чтобы выдерживать нагрузку от массы стер­жня, давления жидкого металла на верхнюю форму и стержень без

S u

• i

л a. Ч в

ев

a:

s

их деформаций, а также иметь такую конфигурацию, которая исклю­чала бы возможность каких-либо смещений стержня.

Оборудование и инструмент

Оборудование. Для обработки дерева применяют циркулярные и ленточные пилы, станки: фуговальные, рейсмусовые, фрезерные, шлифовальные, шипорезные.

Циркулярный круглопильный станок (рис. 9) используют для продольной и поперечной распиловки досок и брусков.

Ленточный станок применяют для прямолинейной и криволиней­ной распиловки досок. Пиломатериалы подают вручную под режу­щую кромку движущегося вертикально замкнутого ленточного полотна. Для безопасной работы ленточное полотно вместе со шки­вами ограждают кожухом из металлической сетки.

Шлифовальный станок применяют для шлифования лентой или шкуркой деревянных заготовок моделей и стержневых ящиков. Шлифовальные станки бывают различных конструкций: ленточные,

дисковые и комбинированные.

На станине 1 станка (рис. 12) смонтированы в кожухе 2 диск, бобина (цилиндр) и электродви- гатель. Диск укрепляют на валу электродвигателя 3, а бобину — на шпинделе, имеющем кроме вращательного движения посту- пательное в вертикальной плос- кости. Заготовку устанавливают на столе 4 и прижимают к по- верхности шлифовальногодиска.

Токарный станок применяют для обработки заготовок моде- лей и стержневых ящиков, имею- щих форму тел вращения. За- готовку укрепляют в центрах станка на планшайбе или в спе-

циальном патроне. Заготовки диаметром 150—300 мм с располо- жением волокон древесины перпендикулярно оси вращения за- крепляют на планшайбе шурупами. Заготовки моделей шкивов, маховиков и других моделей диаметром 3000 мм и более обраба-

тывают на токарнолобовых стан- ках. На станине 1 станка (рис. 13) смонтированы передняя непо- движная бабка 2, подвижная задняя бабка 3 и подручник 4 для упора режущего инстру- мента при ручной подаче. При механической подаче резца при- меняют суппорт.

Для строгания, фрезерова- ния, сверления, шлифования, завинчивания шурупов и т. д. применяют электрифицирован- ный инструмент, значительно облегчающий труд модельщика. Наиболее распространены сле-

дующие инструменты: дисковая электропила модели И-78 с ре- дуктором для обрезки заготовок, пропиливания пазов и других работ,, ленточная электропила, электрорубанок, электрофрез, электроразвертка, а также инструмент для электрошлифования поверхностей модели.

Мерительный инструмент. При изготовлении моделей и стержне­вых ящиков пользуются мерительным инструментом: усадочным

метром, угольником, малкой, рейсмусом, циркулем, кронциркулем, нутромером и штангенциркулем (рис. 14).

Усадочным метром измеряют размеры заготовок мо­делей и стержневых ящиков. Усадочные метры (линейки) изготов-

Рейсмус необходим для проведения параллельных линий на брусках и досках. В колодку рейсмуса вставлены два деревянных или металлических бруска, имеющие на концах металлические шпильки. При работе колодку прижимают к базовой плоскости доски, а каждый брусочек закрепляют на определенном расстоя­нии от плоскости колодки до металлической шпильки. При пере­мещении колодки металлическая шпилька наносит на поверхность доски риску.

Кронциркулем измеряют наружные размеры тел вра­щения, а также толщину изделий, нутромером — диаметры отверстий, углубления и расстояния между отдельными частями модели.

Штангенциркулем размечают окружности больших размеров.

Рис. 16. Одинарный (а) и двойной (б) рубанки:

/ — колодка; 2 — резец; $ — горбатик; 4 — клнн; 5 — стружка

ней части 14 ящика, полукруглой стамеской вырезают цилиндриче­скую полость с помощью шаблона 9 и угольника 10. Эту полость можно изготовлять и на фрезерном станке. Конические полости ящиков для знаков стержня получают на токарном станке из двух

34

36

Рис. 18. Модельные плиты для машинной формовки:

/ — плита; 2 — половина модели; 3 — модели литниковой сибтемы; 4 — центрирующие штыри; 5 — контрольные штифты

с моделями. Монолитные плиты получают из алюминиевого сплава по деревянным модельным плитам вместе с моделями. Модели с про­стым прямолинейным разъемом устанавливают на плите с двух сторон: на одной стороне монтируют часть 1 модели, а на другой — часть 2 модели. Литниковую систему 3, шлакоуловитель и стояк монтируют на верхней поверхности плиты, а питатели — на ниж­ней.

Металлические стержневые ящики применяют в серийном и массовом производстве. Основные типы конструкций стержневых ящиков приведены на рис. 21.

всего на стержневых пескодувных и пескострельных машинах. Ящики для этих машин должны иметь по возможности одну плос­кость разъема и минимальное число отъемных частей. На рис. 22 показан металлический ящик для изготовления стержней на песко­дувной машине.

Половины корпуса 1 ящика из алюминиевого сплава центри­руются с помощью втулок 2 и штырей. Для уменьшения износа от плотного соприкосновения половин ящика и предотвращения про­рыва смеси по разъему поверхности разъема ящика покрывают' стальным листом — броней 3, прикрепляемой к корпусу ящика

■ШНШИШПШЩШМШНвимви

няют пластмассы холодного отверждения на основе эпоксидных смол марок ЭД-5 и ЭД-6 и акрилатов марок ТШ и АСТ-Т.

Технологический процесс изготовления моделей из пластмасс холодного отверждения, например эпоксидных ЭД-5, ЭД-6, включает изготовление промодели, формы и самой модели. Промодель обычно делают из дерева по обычной технологии получения деревянных моделей 2—3-го классов проч­ности. Размеры промодели выполняют в. соответствии с чертежом пластмассовой модели с учетом припусков на механическую обра­ботку, формовочных уклонов и суммарной усадки пластмассы и ме­талла отливки.

Формы для изготовления пластмассовых моделей могут быть разовые и полупостоянные, по которым изготовляют несколько моделей. Разовые песчано-глинистые формы используют для изго­товления крупных моделей.

Полупостоянные формы получают из гипса. Гипсовую форму сначала сушат на воздухе, а затем в сушильном шкафу. Сухую форму покрывают нитролаком с помощью пульверизатора или кисти. Перед заливкой пластмассы поверхность формы покрывают раз­делительным веществом: солидолом или машинным маслом. Для изготовления модели приготовляют специальную композицию (ком­паунд) из эпоксидной смолы, наполнителя, отвердителя и пласти­фикатора. Эпоксидные смолы дороги, поэтому основная масса модельного компаунда состоит из наполнителя, в качестве которого применяют металлические порошки, и пылевидный кварц. Наполни­тели придают моделям необходимую прочность, твердость, износо­стойкость. Эпоксидные смолы самопроизвольно не твердеют, поэтому для получения твердой эпоксидной пластмассы в состав композиции вводят отвердитель. Отвердитель вызывает полимеризацию эпок­сидной смолы, в результате чего она приобретает необходимую твердость. В качестве отвердителя используют полиэтиленполи- амин, гексаметилендиамин и другие вещества.

Для придания затвердевшей эпоксидной пластмассе необходи­мой вязкости в модельную композицию вводят пластификатор, чаще всего дибутилфталат. Живучесть композиции (время пребыва­ния ее в достаточно подвижном для заполнения формы и получения модели состоянии) составляет 1—3 ч. Поэтому ее приготовляют непосредственно перед изготовлением модели , или стержневого ящика.

Примерный состав заливаемой пластмассы в частях (по массе)

Связующее — эпоксидная смола 100

Пластификатор — дибутилфталат, олеиновая кислота 15

Наполнитель — железный порошок 200

Отвердитель — полиэтиленполиамин 20

Порядок загрузки составляющих. В смолу .вводят пластификатор и тщательно перемешивают, а затем наполни­тель (железный порошок, песок, пылевидный кварц, тальк) и отвер-

дитель. При перемешивании смесь нагревается за счет теплоты реакций твердения до 55° С.

Готовую смесь необходимо заливать в формы через 3—5 мин после приготовления, так как она быстро густеет. Иногда залитые формы подвергают вакуумированию в специальных камерах в течение 5—10 мин для удаления из пластмассы пузырьков воздуха. Пласт­массовые модели затвердевают в течение 20—24 ч.

В целях улучшения пластических свойств модели после затвер­девания пластмассы подвергают термической обработке. Режим термической обработки моделей: 1) мелких и средни^ — нагрев от 50 до 100° С в течение 4—5 ч с дальнейшим охлаждением до ком­натной температуры; 2) сложных и крупных, а также стержневых ящиков — нагрев до 60° С с выдержкой залитых форм в течение 30—32 ч, затем охлаждение до комнатной температуры.

Пластмассовые модели, обработанные по разъему, крепят на модельной плите контрольными штифтами и винтами. Головки вин­тов при креплении углубляют в тело модели на 1,0—1,5 мм. Углубления предварительно зачищают, промывают ацетоном и заделывают ремонтным составом.

Модели из эпоксидных смол, обладающих токсичностью, необ­ходимо изготовлять в отдельном помещении модельного цеха, хо­рошо оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией.

Максимальное число съемов полуформ с моделей из эпоксидных смол при ручной формовке 2000 и машинной 30 000.

Газифицируемые модели. Изготовление отливок по газифици­руемым моделям — новый технологический процесс, сущность которого состоит в том, что модель, получаемая из специальной пористой пластмассы, чаще всего пенополистиролз, обладающего малой объемной массой (0,02 г/см³), не извлекается из формы перед заливкой, а под действием теплоты металла плавится, испаряется, газифицируется, освобождая металлу полость формы. Обычно модель точно воспроизводит конфигурацию отливки с учетом при­пусков на механическую обработку и усадку, так что полости, поднутрения и отверстия в отливке выполняются без стержней. Это упрощает изготовление модельного комплекта, сокращает трудоемкость и сроки его изготовления, исключает необходимость применения стержневых ящиков, снижает расход материала.

Так как пенополистироловые газифицируемые модели не извле­каются из формы перед заливкой металла, то формы делают неразъ­емными, что способствует повышению точности отливок. Пено- полистирол — легкий пористый материал, имеющий плотность около 20—25 кг/м³, температуру плавления 164° С и испарения 316° С.

Для изготовления газифицируемых литейных моделей применя­ют специальный пенополистирол марки ПСБ-Л. Этот материал обладает малой плотностью (до 18—20 кг/м³), повышенными проч­ностью (до 2,5—3 кгс/см²), скоростью испарения и газификации, что способствует устранению специфических дефектов в отливках.

Пенополистирол ПСБ-Jl хорошо обрабатывается на деревообра­батывающих станках, а также на специальных станках, в которых в качестве режущего инструмента используется нагретая электри­ческим током до 200—300° С проволока из нихрома диаметром 0,5 мм.

Плиты полистирольного пенопласта ПСБ-Jl имеют размеры от 800 X 900 х 100 мм до 1000 х 2000 х 200 мм, что позволяет при изготовлении моделей исключить операции сплачивания, вырезки и склейки отдельных частей крупных моделей и тем самым уйростить технологию их изготовления. Пенополистирол склеивают такими же клеями, что и древесину. Однако высыхающие водорастворимые клеи применять нежелательно, так как пенополистирол негигро­скопичен и клей может долго не высыхать, что приведет к удлинению цикла изготовления модели или даже браку отливок по газовым раковинам.

Из пенополистирола получают модели разового использования (модель при заливке формы газифицируется). Поэтому пенополисти- роловые газифицируемые модели применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства отливок из чугуна, стали, цветных сплавов.

Такие модели крупных отливок широко используют на Волжском автомобильном заводе (ВАЗ) для изготовления крупных отливок из чугуна и стали (см. гл, IV, § 2).

§ 5. Гипсовые и цементные моделй

Гипсовые модели применяют в единичном и серийном произ­водстве. Они менее прочны по сравнению с металлическими моде­лями, но их стойкость выше деревянных моделей. Например, если по деревянной модели 1-го класса прочности можно изготовить до 300 форм, то по гипсовой— 1000 форм.

Гипс представляет собой водную сернокислую соль калышя. Для получения жидкой композиции в гипс добавляют 40—60% (по массе) воды. Продолжительность текучести гипсовой композиции всего 2—4 мин; формовочный гипс схватывается через 3—5 мин. Для испарения влаги и уменьшения гигроскопичности композиции ее целесообразно перед употреблением просушить при темпера­туре 150° С. Гипсовую композицию приготовляют из 5 частей гипса, 1 части цемента и 1 части мелкого кварца.

Сн-ачала получают деревянную промодель, формуют ее в мелко­зернистой глинистой формовочной смеси. После извлечения дере­вянной модели форму тщательно отделывают, затем на нее накла­дывают специальную чугунную рамку и заполняют гипсовой ком­позицией. Через 1—3 ч рамку с гипсовой композицией извлекают из формы, отделывают и через сутки окрашивают лаком (2—3 раза), после чего модель готова для использования. Хранить такие модели необходимо й сухом помещении, так как они обладают большой гигроскопичностью. В большинстве случаев из гипса изготорляют модели простой конфигурации и небольших размеров (не более

600 х 500 х 300 мм). Гипсовые модели на встряхивающих машинах применять не рекомендуется, так как они быстро разрушаются.

Цементные модели значительно прочнее гипсовых при ударных -нагрузках, поэтому их можно применять при уплотнении форм на встряхивающих формовочных машинах Технологический про­цесс изготовления цементных моделей аналогичен процессу изго­товления моделей из гипса. Крупные цементные модели упрочняют проволочной арматурой — каркасами.

Состав, из которого изготовляют такие модели, включает • водный раствор цемента, смешанного с двумя частями мелкого кварцевого песка. Для моделей рекомендуется использовать порт­ландцемент марок 400, 500 и 600. Цементные и железобетонные модели после выдержки в' течение 3—7 дней покрывают лаком.

Глава 111 формовочные материалы и смеси

§ 1. Общие сведения

Формовочными материалами называются материалы, применя­емые для изготовления литейных форм и стержней. Формовочные ч материалы разделяют на исходные формовочные материалы, формо­

вочные и стержневые смеси, вспомогательные формовочные составы.

Исходные формовочные материалы делятся на две группы: 1) основные — огнеупорная основа смеси (кварце­вый песок и т. д.), связующие материалы (глина, различные смолы, другие связывающие вещества); 2) вспомогательные, например различные добавки (уголь, древесная мука, торф и т. д.), при­дающие формовочной или стержневой смеси определенные свойства.

Формовочные и стержневые смеси приготовляют из исходных формовочных материалов и из отработанных смесей (смеси, бывшие в употреблении). Состав смесей зависит от назначения, способа формовки, рода заливаемого в форму металла.

Вспомогательные формовочные составы — это материалы (краски, клеи, замазки), необходимые для отделки и исправления форм и стержней.

§ 2. Формовочные пески

Формовочные пески и глины являются осадочными горными породами. Они образовались в результате последовательного отло­жения минеральных веществ, а также выветривания осадков из различных растворов.

Формовочные пески и глины добывают в специальных карьерах, например Люберецком, Гусаровском, Кичигинском, Ореховском и других. Обычно пески носят название карьера, в котором их добывают. Разработку месторождений песка и глины ведут откры-

тым способом. Если песок содержит примеси или имеет неоднород­ный зерновой состав, то на карьерах производят обогащение песка — освобождение его от посторонних примесей (остатков расте­ний, глины, известняка), а также разделение на фракции по размерам зерен.

Чаще всего в качестве основного формовочного материала при­меняют кварцевые пески, которые достаточно широко распространены в природе, а поэтому дешевле других и вместе с тем обладают необходимыми свойствами, главное из которых— огнеупорность.

Основной составной частью этих песков является минерал кварц (кремнезем), представляющий собой химическое соединение Si0₂ плотностью 2,5—2,8 г/см³, температура его плавления 1713° С. При нагреве кварц переходит в другие кристаллические модифика­ции, что сопровождается изменениями его объема. При 573° С а-кварц переходит в p-кварц, объем изменяется на ±2,4%; при 870° С p-кварц-*- Р-тридимит, изменение объема 15,1%; при 1470° С р-тридимит ->■ p-кристобалит, изменение объема 4,7%; при 174'^° С p-кристобалит -> расплав, изменение объема 0,1%. Кроме кварца песок может содержать полевые шпаты, слюду, окислы железа, гидраты окислов железа, карбонаты, а также глинистые минералы. Эти примеси придают песку различную окраску и ухудшают его свойства, понижая температуру плавления.

В природных условиях в воде вместе с крупными песчинками оседают и мелкие, поэтому в песках могут находиться одновременно зерна размером от нескольких миллиметров до нескольких микронов. Условились зерна размером менее 22 мкм независимо от их химичес­кого состава относить к глинистой составляющей, а зерна более 22 мкм — к зерновой составляющей песка. Содержание глинистой составляющей в формовочных песках определяют отмучиванием, т. е. отмыванием, отделением песка от глины. В зависимости от содержания глинистой составляющей формовочные пески делят на кварцевые и глинистые.

Кварцевыми песками называют пески, содержащие глинистых составляющих не боЛее 2% 90—97% Si0₂ и до 10% посторонних примесей. Пески, содержащие более 50%> глинистых составляющих, называют глинами. В табл. 10 приведена классификация формовоч­ных песков по ГОСТ 2138—56.

При выборе песков для литейного производства нельзя ограни­чиваться только химическим составом и наличием в песке глинистых составляющих. Необходимо также учитывать минералоги- чес к и.й состав песка. По ГОСТ 2138—56 пески по форме ьерен разделяются на округл ы е, полуокруглые, ост­роугольные и осколочные. Для получения отливок без пороков необходим песок определенной зернистости.

Зерновой состав формовочных песков определяют просеива­нием навески 50 г сухого безглинистого песка или формовочной смеси. Для этого их предварительно подвергают отмучиванию.

Песок просеивают через набор калиброванных сит с точными раз» мерами ячеек (табл. 11). Нормальный набор состоит из 11 сит с ячейками размерами от 2,5 до 0,05 мм. Сито № 2,5 сверху накрывают крышкой, снизу под сито № 005 подставляют металлический тазик. Навеску песка рассеивают с помощью специального приспособле­ния. Песок, оставшийся в наибольшем количестве на трех смежных ситах, называется основной зерновой фракцией.

мистого железняка понижается с увеличением содержания окислов железа. Хромистый железняк применяют в виде порошка, просеян­ного через сито с ячейками 1,5 мм. После просева хромистый желез­няк должен иметь следующий зерновой состав: остаток 60—70% на ситах 1—04 и 30—40% на ситах 1—063. Хромистый железняк не должен содержать посторонних примесей, понижающих его огнеупорность. , \,

Природные свойства хромистого железняка: высокая огнеупор- \' ность, постоянство объема при нагревании, отсутствие химического v сродства с окисью железа — обеспечивают получение отливок с повышенной чистотой поверхности.

Магнезит MgC0₃ после обжига имеет температуру плавления 2800° С. В состав магнезита, кроме MgO, который образуется после обжига, входят песок, глина, известь и окислы железа. Магнезит применяют в облицовочных смесях для отливок из высокомарган­цовистой стали 110Г13Л (сталь Гадфильда).

Шамот (40% АШ₃, остальное Si0₂) представляет собой предва­рительно (до спекания) обожженную огнеупорную глину; имеет высокую огнеупорность 1670—1750° С. Шамот применяют для изготовления сухих форм крупных стальных отливок.

§ 3. Формовочные глины

Литейными формовочными глинами называются горные породы, состоящие из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов и обладающие связующей способностью, термохимической устой­чивостью, что позволяет использовать их в качестве связующего для приготовления прочных и не пригорающих к отливке формо­вочных смесей.

Классификация глин по ГОСТ 3226—65. В зависимости от мине­ралогического состава формовочные глины разделяются на четыре вида: каолинитовые — К, гидрослюдистые — Г, монтмориллони- товые (бентонитовые) — М, полиминеральные — П. Чаще применяют каолинитовые и бентонитовые глины, так как они обладают боль­шей термохимической устойчивостью.

Бентонитовые глины — это формовочные глины, состоящие из очень мелких зерен (размером 0,001 мм и менее) и образующие с водой коллоидный раствор, что делает эти глины пластичными и клейкими.

Бентонитовые глины имеют следующие преимущества по срав­нению с обычными глинами:

1. При смешивании с кварцевым песком или смесью, бывшей в употреблении, требуется в 2