4. Властивості формувальних сумішей

Найбільш важливими технологічними властивостями формувальних сумішей, які завжди регламентуються, та контролюються, є вологість, газопроникність, міцність по-сирому i міцність по-сухому.

Решта технологічних властивостей - газотворнiсть, формуємість, гігроскопічність, міцність при високій температурі, піддатливість, вибиваємість, здатність до утворення ужимин та засмічень, протипригарнi властивості - звичайно, відпрацьовуються при підборі складу формувальної суміші i потім періодично контролюються. Стандартних методик оцінки цих властивостей не існує.

Для доброго ущільнення формувальної суміші в опоці велике значення має її пластичність – здатність суміші деформуватися під дією зовнішніх сил або власної маси, яка забезпечує отримання відбитка моделі або заповнення порожнини стержневого ящика. Пластичність формувальної і стержневої суміші залежить від властивостей складових суміші та сполучників, які використовуються. Наприклад, суміш з масляним сполучником має більшу пластичність, піщано-глинясті суміші мають невелику пластичність.

Ливарна форма повинна мати достатню міцність, щоб при збиранні, транспортуванні та при заливці металом вона не руйнувалась. Тому і формувальна суміш повинна мати певну міцність-здатність опиратися руйнуванню під дією навантаження. Міцність формувальної суміші залежить від розмірів зерен піску, вологості, щільності, вмістом глини або інших сполучників в суміші. Із збільшенням щільності, зменшенням розміру зерен піску, збільшенням вмісту глини щільність суміші збільшується.

В залежності від стану суміші при випробуванні розрізняють щільність суміші у вологому стані (по-сирому) або у сухому стані (по-сухому). Щільність формувальної або стержневої суміші після заливання у форму розплаву називають вторинною щільністю.

Велике значення має поверхнева щільність – опір поверхневого шару форми або стержня стирання. Поверхнева щільність характеризується осипаємістю.

Сипучість суміші впливає на зависання її в бункерах, на заповнення та рівномірність розподілу суміші при засипанні в опоку, на якість і тривалість перемішування в змішувачах. З сипучістю зв’язана комкуємість – здатність суміші утворювати грудки. Сипучість і комкуємість залежать від щільності сполучення піщинок в місцях контакту. Збільшення початкової (насипної) щільності суміші підвищує рівномірність ущільнення форми, тому суміш повинна мати гарну сипкість – мінімальну комкуємість.

У процесі заливання й охолодження відливки стінки форми нагріваються до високих температур, рівних практично температурі розплаву, тому формувальні матеріали повинні мати високу вогнетривкість. Це одне з головних вимог, пропонованих до формувальних матеріалів.

Вогнетривкість (термохімічна стійкість) – здатність суміші розм'якшенню розплавлюванню під дією температури розплаву – залежить від вогнетривкості складових сумішей і кількісного їхнього співвідношення. Чим більше домішок у піску і глині, тим вогнетривкість формувальних і стержневих сумішей менше. Чим крупніше пісок і чим менше в ньому домішок, пилу і більше кремнезему, тим більша вогнетривкість суміші.

При заливанні форми органічні матеріали, які входять до складу формувальної суміші (сполучники), газифікуються, згоряють і виділяють пару і газ, волога випаровується й утворюються водяні пари. Здатність суміші виділяти пари і гази при заливанні називається газотворностью. Вона визначає кількість пару і газів, що виділяються з 1м² суміші. Газ, пар і повітря прагнуть вийти з форми через пори формувальної суміші, тому вона повинна мати достатню газопроникність.

Газопроникність – властивість суміші пропускати через себе гази – залежить від якості і кількості глинистих складових і кварцового піску. Чим більше піску у формувальній суміші і чим він крупніший, тим вище газопроникність суміші і навпаки. Газопроникність залежить від форми зерен піску, вологості, наявності пилу, вугілля, щільності суміші і т.п. Чим більше пилу в піску, тим менше газопроникність. При швидкому газоутворенні і недостатній газопроникності суміші тиск газу перевищує тиск залитого розплаву і газ прагне вийти з форми не через суміш, а через розплав. У цьому випадку у відливках можуть з'явитися газові раковини.

У процесі затвердіння, охолодження розміри відливки зменшуються внаслідок усадки металу. Однак форма перешкоджає усадці, у результаті чого у відливці можуть виникати напруги і з'являтися тріщини. Отже, формувальна суміш повинна бути піддатливою – скорочуватися в обсязі і переміщатися під дією усадки відливки.

Висока міцність і газопроникність формувальної суміші забезпечується однорідністю – рівномірним розподілом у формувальній суміші її складових у результаті перемішування.

Формувальні і стержневі суміші повинні мінімально прилипати до моделі або стержневого ящика, це залежить від змісту вологи. Прилипаємість суміші підвищується зі збільшенням кількості рідини в суміші.

Гігроскопічність – здатність формувальної чи стержневої суміші поглинати вологу з повітря – залежить від властивостей сполучного, добавок. Наприклад: стержні, виготовлені на сульфітній барді, володіють великою гігроскопічністю, тому зібрані форми з такими стержнями не можна довго витримувати перед заливанням металу, тому що це веде до збільшення браку по газових раковинах.

Довговічність називають здатність суміші зберігати властивості при повторних заливаннях. Чим довговічніша суміш, тим менше додають у відпрацьовану суміш свіжих формувальних матеріалів при її переробці для повторного використання. Звільнення відпрацьованої суміші від пилу, добавки свіжих піску і глини відновлюють властивості суміші.

Вибиваємість – здатність стержневої суміші легко віддалятися при вибивці з охолодженої відливки. Вона залежить від співвідношення кількості піску, глини, а також виду сполучного в стержневих сумішах.