2.5 Формовочные и стержневые смеси

Все существующие формовочные и стержневые смеси разделяют на несколько типов или групп, отличающихся характером затвердевания смеси, что в свою очередь определяет область их применения (табл. 2.9.). Однако наиболее распостраненными и применяемыми являются песчано-глинистые, жидкостекольные и песчано-смоляные смеси.

2.5.1 Песчано-глинистые смеси

Технология изготовления отливок в сырых песчано-глинистых формах является основной в современных автоматизированных чугуно-сталелитейных цехах крупносерийного и массового производства. Доля литья, получаемого в сырых формах, составляет, %: Японии и ФРГ – 40; Англии – 39; Франции – 29; Италии – 30; России > 60

Формовочные смеси для изготовления сырых форм имеют низкую стоимость и минимальные отходы, т. к. отработанные смеси легко восстанавливаются, что позволяет сократить расход формовочного песка до 0,4 т на 1 т годных отливок.

Максимальная масса отливок из чугуна, полученных в сырых формах из единых песчано - глинистых смесей, составляет 500 кг, а из стали - 400 кг. Опыт отечественных и зарубежных литейных цехов показал, что развитие технологии литья в сырые формы идет в направлении использования высокопрочных смесей с пониженной влажностью, что позволяет получать точные отливки из чугуна и стали массой до 200 кг.

При стальном литье для смесей используют кварцевые формовочные пески с содержанием глинистой составляющей до 1 %, зерновой группы 02, при мелком литье применяют пески с зерновой группой 016, а при массивном – с зерновой группой 0315. Для предупреждения образования трещин в отливках в состав смеси вводят древесные опилки, а для повышения поверхностной прочности форм в смесь вводят водный раствор лигносульфонатов (сульфитно-дрожжевая бражка). Для предупреждения пригара при массивном литье с применением сухих форм в смесь вводят до 20% пылевидного кварца. При чугунном литье используют в основном кварцевые и тощие формовочные пески зерновой группы 016. При производстве мелкого литья с повышенной чистотой поверхности могут применяться пески зерновой группы 01, а при производстве крупных толстостенных отливок – зерновых групп 0315 и 04. Для предупреждения образования пригара на отливках в состав смесей вводят каменноугольную пыль. Для улучшения податливости и газопроницаемости сухих форм в смесь вводят добавку древесных опилок. Для отливок из цветных сплавов характерным отличием смесей является применение мелкозернистых формовочных песков со средним размером зерна 01 и 0063.Для крупных отливок из цветных сплавов применяют пески со средним размером зерен 016 и 02.

Содержание глинистой составляющей в формовочных песках может быть значительно больше, чем при литье чугуна и стали. Для предупреждения пригара на отливках из медных сплавов в смесь вводят добавку мазута, а при литье из сплавов на основе магния ,для защиты металла от окисления, вводят добавку борной кислоты или фтористые присадки.

Классификация смесей по типу, виду и характеру твердения. Таблица 2.9

Тип смеси	Вид смеси	Категория смеси (по характеру твердения форм и стержней)	Область применения смеси (ориентировочная)
Песчано- глинистая	Пластичная	Не подвергающаяся твердению	Для форм и стержней (средних и крупных)
		Теплового твердения
Песчано- жидкостекольная	Пластичная	Воздушного твердения	Для форм и стержней
		Теплового твердения
		Химического твердения
		Самотвердеющая
	Жидкая	Теплового твердения	Для крупных форм и стержней
		Самотвердеющая
Песчано- смоляная	Сыпучая	Теплового твердения	Для оболочковых форм и стержней
	Пластичная	Теплового твердения	Для мелких стержней
		Самотвердеющая	Для мелких, средних и крупных стержней
	Жидкая	Теплового твердения	Для средних стержней
		Самотвердеющая
Песчано- сульфитная	Пластичная	Теплового твердения	Для мелких стержней
		Самотвердеющая	Для средних форм
	Жидкая	Теплового твердения
		Самотвердеющая
Песчано- цементная	Пластичная	Самотвердеющая	Для крупных форм и стержней
	Жидкая
Песчано- масляная (стержневая)	Пластичная	Теплового твердения	Для мелких и сред- них стержней

Формовочные смеси для автоматических линий, применяемые в современных технологических процессах, представляют собой многокомпонентные системы. Они должны обладать комплексом свойств (прочностью, пластическими свойствами, газопроницаемостью, огнеупорностью, долговечностью), обеспечивающих высокое качество отливок и заданную производительность линии. Особенностью этих смесей является минимальное содержание (до 3 %) высококачественных бентонитов в сочетании с крахмалосодержащими добавками (крахмалит от 0,01 до 0,1 %) и ПАВ (от 0,01 до 0,07 %). Такие смеси при минимальном содержании влаги (от 3,0 до 3,8 %) характеризуются следующими преимуществами: повышенной чистотой поверхности отливок за счет образования легкоплавкой силикатной корочки на поверхности формы; снижением содержания бентонита, необходимого для получения заданной прочности смесей, в 2–2,5 раза по сравнению с содержанием каолинитовой глины, что приводит к увеличению газопроницаемости, огнеупорности, легкой выбиваемостью отливок из форм; повышением податливости форм, что способствует снижению возможности образования ужимин; повышением текучести смесей.