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 формовочной 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 со всех 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

Связующие	Способ сушки
Глина, пек, барда	Тепловая в электропечах сопротивления при t = 500 ... 600 С
Синтетические смолы	Тепловая в нагреваемой металлической оснастке при t = 200 ... 300 в течение 3 ... 120 с или холоднотвердеющие.
Жидкое стекло	Химическая: продувкой СО2 с давлением 0,1 ... 0,3 МПа в течение 1 ... 10 мин. Затвердевание в результате реакции: Na2O . SiO2. H2O + CO2 = Na2CO3 + SiO2(гель) + H2O

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.