§ 4. Формовочные и стержневые материалы.

Формовочные смеси применяют для изготовления форм, а стержневые смеси – для изготовления стержней.

Они состоят из песка, глины и различных добавок.

Формовочные и стержневые смеси должны обладать пластичностью, газопроницаемостью, прочностью, противопригарностью и податливостью.

Пластичностью наз. способность смесей деформироваться под действием внешних нагрузок без нарушения целостности и сохранять приданную им форму после снятия нагрузки. Эти свойства необходимы для получения в форме отчётливого отпечатка модели. Пластичность возрастает при увеличении содержания в ней воды до 3…5%, глины и связующих материалов, а также песка с мелким зерном.

Газопроницаемостью наз. способность смесей пропускать газы вследствие своей пористости. Из формовочных материалов во время заливки формы сплавом выделяется большое количество газов. Если газопро­ницаемость недостаточна, то газы попадают в металл, образуя газовые раковины. Чем крупнее и однороднее по размерам зёрна песка, чем меньше в смеси глины, тем выше газопроницаемость смеси. Газопроницаемость измеряется в условных единицах и бывает от 30 до 150 единиц.

Прочностью наз. способность смеси выдерживать внешние нагрузки без разрушения. Это свойство необходимо для того, чтобы форма не деформировалась и не разрушалась при транспортировке и при воздействии на неё давления жидкого металла. Прочность возрастает при увеличении содержания в них глины, связующих материалов и песка с мелкими угловатыми зёрнами. Увеличение содержания воды до 3…5% повышает прочность смеси, при дальнейшем повышении влажности прочность снижается.

Противопригарностью наз. способность смесей не сплавляться и не спекаться с расплавленным металлом. Формовочные смеси иногда пригорают к отливке и образуют на поверхности сплошную кожу из смеси окиси металла и песка, которая сильно затрудняет мех. обработку. Противо­пригарность повышается при увеличении в ней чистого кварцевого песка и снижается при наличии известняка.

В качестве противопригарной добавки к формовочной смеси, предназначенной для чугунного литья, служит каменноугольная пыль, для бронзового литья – мазут. Эти добавки, сгорая во время заливки металла, выделяют газы, которые образуют восстановительную среду и этим препятствуют образованию окислов и предохраняют отливку от пригорания формовочной смеси.

Податливостью наз. способность смесей сжиматься под действием внешних сил. Это необходимо для того, чтобы форма или стержень не препятствовали усадке при затвердевании отливки. При недостаточной податливости материала формы в остывающей отливке возникают внутренние напряжения, приводящие к образованию трещин. Хорошей податливостью обладает кварцевый песок. Глина, располагаясь в промежутках между зёрнами песка, ухудшает податливость.

Состав и свойства формовочных материалов, применяемых для приготовления смесей, играет большую роль в получении качественных отливок.

Основными материалами для изготовления формовочных смесей являются: бывшая в употреблении формовочная смесь (горелая) и свежие добавки – песок, глина, вода, и специальные присадки.

Формовочные смеси по способу применения подразделяются на: облицовочные, наполнительные и единые. Лицевой слой формы, непосредственно соприкасающийся с жидким металлом, делают из смеси большой прочности и приготавливают более тщательно. Такая смесь наз. облицовочной. Основную часть формы делают из др. смеси – менее высококачественной и более дешевой. Эта смесь наз. наполнительной.

При массовом производстве формы обычно изготавливают из однородной смеси, наз. единой.

Основной составляющей частью формовочной смеси является кварцевый песок, зёрна которого должны быть различной величины и формы, обладать высокой огнеупорностью, не оплавляться и незначительно разрушаться при воздействии жидкого металла. Кварцевый песок всегда загрязнен некоторыми примесями (окисью железа, щелочных и др. металлов и глинистыми составляющими), которые снижают его огнеупорность. Кварцевые пески в зависимости от содержания глинистых веществ разделяют на несколько классов:

1. кварцевые К (до 2% глины)

2. тощие Т (от 2 до 10% глины)

3. полужирные П (от 10 до 20% глины)

4. жирные Ж (от 20 до 30% глины)

5. очень жирные ОЖ (от 30 до 50% глины).

Формовочные глины, содержащие мелкодисперсные минеральные частички в количестве более 50% являются связующим веществом. Они придают формовочным смесям пластичность во влажном состоянии и повышенную прочность и газопроницаемость – в сухом. Особо ценным является мелкодисперсная глина – бентонит, обладающая большой связующей способностью и хорошими физико-механическими свойствами.

В формовочные и стержневые смеси для увеличения газопроницаемости и пластичности добавляют опилки, каменноугольную пыль; в качестве связующих материалов – льняное масло, олифу, канифоль и др. вещества.