Стержневі суміші

В порівнянні з формовими стержневі суміші повинні мати більшу вогнетривкість, газопроникність, міцність, податливість, здатність до вибивання, меншу гігроскопічність і газотвірну здатність, тому що стержні в процесі заливки оточені розплавом і зазнають більшого термічного і механічного впливу.

За розмірами, конфігурацією, умовами роботи у формі і вимогами до якості литої поверхні стержні ділять на п’ять класів. У відповідності до цього вибирають склад стержневих сумішей.

Стержневі суміші бувають:

• піщано-глинисті;

• піщано-масляні;

• піщано-смоляні;

• ХТС;

• ЖСС;

• рідкоскляні швидкотверднучі.

Піщано-глинисті, піщано-масляні і піщано-смоляні стержневі суміші потребують теплової обробки для зміцнення стержня.

Склад стержневих сумішей

Тип суміші	Піщано-глинисті	Піщано-масляні
Клас стержнів	ІІІ - V	І - ІІ
Склад суміші	відпрацьована суміш – 10-60% пісок К1 – 38-93% глина – 1-8% КБЖ -2-3% деревна тирса – 0-3%	пісок К1 – 97-100% олифа, 4ГУ, КО (зверх 100%) – 1,5-3%
Температура сушки	200оС	220-240оС

Такі суміші мають задовільні властивості, дешеві, стержні з них виготовляються вручну або на машинах, але потребують теплової сушки, тому застосовуються в умовах одиничного і малосерійного виробництва.

Суміші для швидкісних технологій

1. Хімічно тверднучі суміші на рідкому склі з продувкою і без продувки СО₂.

2. ЖСС-суміші.

3. Суміші на синтетичних смолах холодного твердіння (ХТС).

4. Суміші на синтетичних смолах гарячого твердіння.

1. Суміші на рідкому склі мають такі переваги:

1) скорочення часу виготовлення відливок через відсутність сушки;

2) зниження витрат на сушку форм і стержнів;

3) покращення якості відливок (менше газових раковин, засорів та ін.);

4) збільшення випуску литва на існуючих виробничих площах;

5) зниження собівартості відливок;

6) покращення умов праці.

Формові суміші на рідкому склі використовують як облицювальні (20-50мм – товщина шару). Ці суміші містять 5-6% рідкого скла і 1% 10-відсоткового розчину NaOH. Суміш твердне при поверховій підсушці переносними сушилами, продувці гарячими газами або при продувці вуглекислим газом СО₂. У двох перших випадках міцність суміші досягається за рахунок видалення вологи (час сушки скорочується у 3-4 рази).

Стержні на рідкому склі продувають СО₂. Процес твердіння рідкого скла прискорюється в присутності вуглекислого газу:

Na₂O^.2SiO₂ + CO₂ = Na₂CO₃ + 2SiO₂

SiO₂, з’єднуючись з водою, утворює гідрат окису кремнію, який випадає у вигляді студня (золь), що обволікає зерна піску і твердіє в результаті втрати вологи, надаючи суміші значної міцності.

10-%-й розчин NaOH збільшує живучість суміші. Частіше застосовують рідке скло з модулем m=2,3-2,4. При високому модулі живучість суміші сильно падає.

Після виготовлення форм і стержнів іх фарбують протипригарними фарбами і висушують.

Недоліки таких сумішей: мала податливість, гігроскопічність, погана здатність до вибивання. Застосовують для чавунного, стального і кольорового литва.

Типовий склад суміші:

- пісок кварцовий - 95-97%

- глина - 3-5%

- рідке скло - 5-5,5%

- мазут - 0,5%

- NaOH (10% р-н) - 1%

2. Рідкі самотверднучі суміші ЖСС.

Суть застосування: формові і стержневі суміші, маючи високу текучість, заливаються в опоку або стержневий ящик з установок для приготування суміші, тверднуть без теплової сушки протягом 40-60 хвилин по всьому об’єму одночасно.

Переваги:

1. можливість повної механізації і автоматизації процесу;

2. не потрібні формувальні і стержневі машини;

3. скорочення трудомісткості і часу виготовлення форм і стержнів;

4. підвищення точності відливок;

5. покращення умов праці.

Склад ЖСС:

• сухі компоненти: кварцовий пісок (95-96%) і ферохромовий шлак (4-5%);

• рідка композиція: рідке скло (4-6%), розчин NaOH (0,3%), поверхнево-активна речовина ДС-РАС (0,12%).

Ферохромовий шлак (≈65% 2CaO^.SiO₂) – відхід при виплавці ферохрому, виконує роль отверджувача.

Рідке скло – марки В, m = 2,6-3; ρ = 1,47-1,52г/см³.

ДС-РАС – контакт Петрова – продукт переробки нафти, виконує роль піноутворювача.

ЖСС виготовляють в спеціальних установках. В процесі інтенсивного перемішування утворюється піна, її бульбашки розділяють зерна піску, полегшують їх ковзання, зменшують сили тертя, що надає суміші текучості.

Час живучості суміші – 9-10 хвилин, через 30 хв. модель або стержень можна виймати.

Затвердіння ЖСС обумовлене хімічною взаємодією рідкого скла і 2CaO^.SiO₂, в результаті виділяються гідросилікати, які зв’язують зерна піску.

Застосовують ЖСС для виготовлення стержнів різної складності і розмірів (доцільніше – середніх і крупних). Стержні повинні бути пофарбовані протипригарною фарбою.

Газопроникність – до 1000 од.; міцність на стискання через 4 години – 196-393 кПа (2-4 кг/см²).

Недоліки: прилипає, погано вибивається.

3. Суміші на синтетичних смолах застосовують для одержання тонкостінних оболонкових форм, швидкотверднучих сумішей для форм і стержнів.

3.1. Суміші гарячого твердіння – в якості зв’язуючого використовують термореактивні смоли – карбамідні, фенолоформальдегідні, пульвербакеліт – КФ-90, КФ-40, КФ-35. При нагріванні ці смоли розм’якшуються, а потім необоротно затвердівають. Стержнева суміш твердіє в металічному стержневому ящику, нагрітому до 220-260^оС («гарячому ящику»). Після заповнення ящика суміш витримують 15-20 сек. Смола розплавляється і зв’язує піщинки між собою.

Переваги:

• відливки мають гладку і чисту поверхню, високу точність розмірів;

• висока міцність;

• добра здатність до вибивання.

Склад суміші:

пісок кварцовий - 100%;

зв’язуюче КФ-90 - 2,2-2,7%;

каталізатор ЛСФ/А - 0,7%;

оксид заліза - 0,7%;

графіт сріблястий - 0,1%;

стеарат кальцію - 0,1%.

Застосовують такі суміші в масовому і крупносерійному виробництві, ящики можуть бути тільки металічними.

3.2. Холоднотверднучі суміші (ХТС) застосовують для виготовлення дрібних, середніх і крупних форм і стержнів в одиничному і серійному виробництві. В якості зв’язуючих застосовують смоли – фенолоформальдегідні, карбамідні, карбамідофуранові – М19-62, БС-40, БС-70, КФ-40, КФ-90 та ін. Твердіння сумішей відбувається при кімнатній температурі під дією каталізатора – найчастіше ортофосфорної кислоти, рідше – бензосульфокислоти (БСК), азотної кислоти.

Приготовляють ХТС в шнекових установках безперервної або періодичної дії. Стержневі ящики можуть бути дерев’яними, пластмасовими, металічними.

Склад суміші:

пісок кварцовий - 100%;

смола КФ-90 - 3%;

кислота

ортофосфорна - 0,5-1,2%.

Живучість суміші – 1,5 – 10 хв.

Переваги:

• висока текучість;

• висока міцність;

• висока газопроникність;

• висока здатність до вибивання;

• можливість повної механізації і автоматизації виготовлення стержнів;

• зниження трудомісткості в 2-3 рази;

• скорочення циклу в 2-3 рази;

• зниження собівартості відливок на 3-5 %.

Недолік: низька термічна стійкість, необхідні протипригарні покриття.