1.7.1.4. Выбиваемость и свойства смесей с жидким стеклом

Формовочные смеси с жидким стеклом, отверждаемые диоксидом углерода, двухкальциевым силикатом или порошкообразным ферросилицием, не имеют достаточной прочности в сыром состоянии. Ис­ключение составляют смеси с добавками глинистых связующих. Высокая текучесть смеси (отсутствие прочности по-сырому), однако, не считается недостатком, потому что такие смеси требуют мини­мального расхода энергии при уплотнении форм или при изготовлении сложных стержней пескострельным процессом.

По сравнению со связующими, затвердевающими в результате окисления или полимеризации (масла, смолы), смеси с жидким стеклом обладают более низкой прочностью после отверждения. Это, однако, при продуманной технологии изготовления форм и стержней не всегда является помехой.

Наибольший недостаток смеси — ее затруднительная выбиваемость после заливки форм. На выбиваемость влияет температурное поле формы, поэтому она бывает различной при изготовлении отливок с разной толщиной стенки и из разных сплавов. Выбиваемость смесей с жидким стеклом часто определяют по остаточной прочности при различной температуре прогрева образцов, для кото­рой характерно наличие так называемых первого и второго максимумов прочности (рис. 40).

Частичное улучшение выбиваемости в области первого максимума достигается органическими добавками, а быстрое повышение прочности в области второго максимума подавляется добавками неорганических веществ (Fe₂O₃, A1₂O₃, глины и т. п.). Универсальное средство для устранения остаточной прочности химически твердеющей смеси после заливки до настоящего времени не разработано.

Литье в цементные формы.

Цемент представляет собой связующее, которое при перемешивании с водой затвердевает на воздухе и под водой.

Портландский цемент получают при обжиге сырья, содержащего силикатные соединения Са, А1 и Si, и последующего размола клинкера в мелкодисперсный порошок.

Песчано-цементная смесь обычно содержит 85—90 массовых частей кварцевого песка, 10—15 массовых частей портландцемента и 8—9 массовых частей воды.

Стержни и формы из цементных смесей достигают наибольшей прочности после 24—72 ч выдержки на воздухе. Добавками соответствующих ускорителей процесс твердения можно сократить. Химическими ускорителями твердения являются СаС1₂, СаСО₃, NaOH, жидкое стекло и другие щелочные добавки.

Из цементов, применяемых в литейном производстве, следует назвать портландцементы низких и средних марок — ПЦ 300 и ПЦ 400. В состав цементов входят трехкальциевый силикат 3СаО•SiO₂(алит), двухкальциевый силикат 2СаО•SiO₂(белит), трехкальциевый алюминат 3СаО•Аl₂О₃и четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО • Аl₂О₃•Fе₂О₃.

Отверждение портландцементов при растворении водой связано с их гидратацией и образованием кристаллического сростка кальциевых и кальциево-алюминатных гидросиликатов.

Цемент получают путем обжига измельченных пород известняка, глины и других минералов при температуре 1300... 1450 °С.

Получаемый клинкер размалывают с введением гипса и других добавок. Основным минералом, определяющим прочность цементных смесей, является трехкальциевый силикат. Процесс его гидратации соответствует схеме реакции

Причина формирования прочности цементных смесей – образование геля в цементе путем гидратации с последующим уменьшением количеством влаги.

Образующиеся гидраты выпадают из насыщенного раствора и происходит процесс их срастания(полимеризации) в течение всего времени формирования прочности. Время твердения от 24 до 72 часов. После выдержки 4 ч прочность составляет 0,10...0,15 Н/мм².

Характеристикой портланд цемента является глиноземный модуль – отношение:

М_гл.=Al₂O₃/Fe₂O₃>1,2.

В смесях количество цемента 7-10 (или от 7 до 12.5) количество воды составляет 0,6-0,9 частей, относительно цемента.