Вспомогательные формовочные составы

К вспомогательным составам относятся: припылы; разделительные смазки и покрытия для оснастки; клеи для ремонта и склейки форм и стержней; замазки для заделки дефектов форм, стержней и отливок; прокладочные шнуры для форм; фитили для образования вентиляционных каналов в стержнях; экзотермические смеси для элементов литниковой системы; керамические элементы для литниковых систем; сетки для фильтрования металла; материалы для футеровки ковшей.

Свойства и составы формовочных красок, паст и клеев

Улучшение чистоты поверхности отливок достигается нанесе­нием на рабочую поверхность форм и стержней специальных противопригарных покрытий или припылов.

Назначение красок:

1) увеличивать поверхностную прочность и предохранять от осыпания формы (стержни);

2) обеспечивать чистоту необрабатываемых поверхностей отливки;

3) устранять пригар;

4) придавать поверхностному слою отливки заданные свойства.

Формовочные краски должны обладать следующими свойствами:

а) оставаться постоянными по составу в период их приготовления, хранения, нанесения на форму (стержень) до заливки;

б) обладать хорошей кроющей способностью и определенной вязкостью, чтобы не образовывались подтеки на окрашиваемой поверхности;

в) слой краски, нанесенный на поверхность формы (стержней), не должен трескаться при сушке;

г) не отслаиваться от поверхности формы (стержня);

д) не содержать вредных примесей и дефицитных составляющих.

Кроме красок, применяют пасты, назначение которых аналогично краскам, но технология нанесения несколько иная. Формы (стержни) окрашивают краской с помощью пульверизатора или кисти, пасту из - за более густой консистенции наносят кистью или шпателем, а иногда вручную. Пасты используют также при склейке стержней для замазывания швов. Стержни склеивают специальными клеями, которые должны не только прочно соединять стержни между собой, но и обладать минимальной газотворной способностью.

Формовочные краски и пасты, так же как и смеси, состоят из зерновой составляющей, связующей добавки и специальной добавки.

Зерновой составляющей красок могут быть неплавящиеся материалы, плавящиеся и диффундирующие.

Неплавящиеся материалы – обычно неорганические соединения, химически стойкие при высоких температурах малоактивные по отношению к заливаемому металлу. В качестве этих составляющих применяют маршалит, хромит, хромомагнезит, корунд, циркон. Неплавящиеся материалы могут быть и органического происхождения: древесный уголь, каменный уголь, кокс, антрацит, графит.

Плавящиеся материалы – химически активные по отношению к металлу флюсы, шлаки, ферросплавы – применяют в тех случаях, когда краска или паста наносится на поверхность формы или стержня для легирования поверхностного слоя отливки методом наваривания. Слой пасты на поверхности формы (стержня) расплавляется теплом металла, и после затвердевания приваривается к поверхности отливки; элементы, входящие в состав краски или пасты, образуют растворы с металлом отливки. Обычно для этого применяют высокоуглеродистые ферросплавы. Плавящиеся материалы могут входить также в состав противопригарных красок и паст.

Диффундирующие материалы вводят в состав красок и паст также с целью поверхностного легирования отливок. Эти материалы должны содержать легирующий элемент, который способен образовывать твердые растворы с металлом отливки и должен обладать, поэтому малым атомным радиусом. К таким элементам относятся углерод, теллур, бор, сера. Углерод вводят в краску в виде древесного угля; теллур – в виде порошка, просеянного через сито 005; серу – в виде серного цвета.

Связующие добавки. В красках в качестве связующих добавок применяют обычно глины или водорастворимые связующие, такие, как барда сульфитного щелока, поливинилбутираль, жидкое стекло, декстрин. Глину вводят в краску для предотвращения ее расслаивания. Однако чрезмерное количество ее вызывает растрескивание краски; лучше использовать монтмориллонитовые глины (бентониты) в комбинации с водорастворимыми связующими.

Специальные добавки чаще всего применяют для предотвращения расслаивания краски. Такими добавками являются эмульгаторы – 0,1- 0,2 % мылонафта или 0,1 % поваренной соли. Специальные добавки предотвращают разложение краски при хранении. Для этого в нее вводят 0,01- 0,02 % формалина.

Жидкости для разведения краски. Обычно для этой цели применяют воду, для быстровысыхающих красок легкоиспаряющиеся жидкости: эфиры, бензин, ацетон. От содержания воды зависит вязкость краски, способность ее проникать в поры формы. Количество воды по отношению к массе сухих компонентов составляет от 50 до 200 %. При добавлении воды более сухих компонентов происходит расслоение краски. Количество воды, вводимой в краску, контролируется ареометром.

Упрочняющие краски обычно состоят из водных растворов органических связующих: декстрина, ЛСТ, пектинового клея, патоки и других веществ (таблица16). При окраске формы краски проникают на некоторую глубину и прочно связывают песчинки.

Таблица 16 – Состав упрочняющих красок в вес. %

Номер краски	ЛСТ	Пектиновый клей	Декстрин	Вода	Плотность краски, г/см3
1	25	-	-	75	1,10
2	-	25	-	75	1,10
3	-	-	10	90	1,08

Краски, повышающие чистоту поверхности отливок, применяют обычно при литье алюминиевых и магниевых сплавов. Краски состоят из веществ, способных уменьшать шероховатость поверхности формы (стержня) и препятствующих проникновению жидкого металла в поры формы. В краски для стержней отливок из магниевых сплавов вводят также противоокислительные добавки, о которых упоминалось ранее. Составы некоторых из этих красок приведены в таблице 17. Краски №1 и 2 применяют для окраски алюминиевых отливок; краски Кр-1 – для стержней магниевых отливок, подсушиваемых при температуре не более 180ºС; краски Кр-2 и Кр-3 для стержней магниевых отливок, требующих нагрева при сушке до 220-250ºС.

Таблица 17 - Состав красок, улучшающих чистоту поверхности отливки из легких сплавов, в вес. %

Краска	Жидкое стекло	Тальк	Бентонит	Фтористая присадка	Борная кислота	Крепитель М	Вода
№ 1	10	20	-	-	-	-	70
№ 2	-	27	3	-	-	-	70
Кр-1	-	7-10	-	18-20	-	-	70-75
Кр-2	-	7-10	-	-	3-10	-	80-90
Кр-3	-	-	-	-	3-5	20	75-77

Противопригарными красками и пастами окрашивают формы (стержни) отливок из чугуна и стали. Сначала приготавливают пасту, которую затем разбавляют до заданной плотности краски, обычно до 1,1-1,08 г/см³. Из паст ГБ-1, ГБ-2 и ГБ-3 изготавливают краски для форм и стержней чугунных отливок, а из паст СТ-1, СТ-2 и СТ-3 краски для форм и стержней стальных отливок (таблица 18).

Таблица 18 - Составы паст в вес. %

Марка пасты	Зерновая составляющая		Связующие			Вода	Плотность в г/см3
	маршалит	графит черный	бентонит	декст-рин	сульфит-ная барда
ГБ-1	-	60	3,5	3,5	-	33	1,4-1,45
ГБ-2	-	-	-	-	-	-	-
ГБ-3	-	58,5	2,5	-	10,0	28	-
СТ-1	70,5	-	3,0	1,5	-	25	1,6-1,65
СТ-2	-	-	-	-	-	-	-
СТ-3	70,0	-	3,0	-	10,0	17	1,6-1,65

При изготовлении форм и стержней из жидкостекольных смесей на отливках образуется пригар, для устранения которого рекомендуются специальные составы красок и паст, приведенные в таблице 19.

Таблица 19 - Составы красок и паст для форм из жидкостекольных смесей

Номер пасты	Зерновая составляющая				Связующая добавка			Вода
	Черный графит	Серебрис-тый графит	Цирко-новый порошок	Марша-лит	Бентонит	Сульфит-ная барда	Водный раствор патоки
1	43,5	15,0	-	-	3,5	10,0	-	28,0
2	43,5	-	-	-	3,5	10,0	-	43,0
3	-	-	90	-	2	8	-	30,0
4	-	-	-	60	1,0	-	39,0	-
5	27,0	13,0	-	-	2,5	7,5	-	50,0
Примечания: 1. Состав красок № 1, 2 и 3 приведен в вес. %, а красок № 4 и 5 в об. %; 2. Пасты перед употреблением разбавляют водой для окраски форм чугунного литья (пасты № 1 и № 2) до плотности 1,28-1,3 г/см3, стального литья (пасты № 3, 4 и 5) до плотности 1,58-1,6 г/см3.

Цикл изготовления форм и стержней сокращается при применении самовысыхающих красок, например краски, состоящей из 10 % серебристого графита, 12 % черного графита, 3,5 % поливинилбутираля, 74,5 % растворителя 646 (или спиртовой этилацетатной смеси 1:1), которая используется для форм и стержней чугунных отливок. Плотность краски 1,08-1,1 г/см³.

Краски на графитовой основе используют для отливок из чугуна и сплавов на медной основе. Для стальных отливок вместо графита применяют цирконовый порошок.

Таблица 20 - Составы красок для форм крупных стальных отливок в вес.%

№ пасты	Зерновая составляющая		Связующая добавка
	Хромомагнези-товый порошок	Хромистый железняк	Жидкое стекло2	Патока3	Декстрин
1	92	-	8	-	-
2	92	-	-	8	0,1
3	-	90	-	10	0,1
1 Воду вводят до требуемой вязкости 2 Модуль 2,5-2,9, плотность 1,48-1,50 г/см3 3 Плотность 1,3 г/см3

Для форм и стержней крупных отливок широко применяют краски, в которых в качестве зерновой составляющей используют молотый хромистый железняк и хромомагнезит. Эти краски хорошо зарекомендовали себя при производстве крупных стальных отливок (таблица 20). Декстрин вводят сверх 100%.

В случае, когда полости отливок и части их, оформленные стержнями, должны иметь особую чистоту, вместо красок применяют пасты, которыми натирают стержни вручную. Натирочные безводные пасты готовят из серебристого графита, 4 части которого смешивают с 1 частью сульфитного щелока или растительного масла. После натирки стержни сушат при температуре 220-240 ºС.

Рекомендуется применять безмасляные пасты следующего состава (по массе): 50 % талька, 36 % молотого шамота или 35 % серебристого графита, 15 % глины. Полученный порошок растворяется в 0,5 л воды (на 1 кг сухой смеси). После натирки такой пастой стержни сушат при 110-150 ºС в течение 15-20 минут.