20. Марки песков для прогрессивныхз способов изготовления стержней

1К0,2-0,16 1К02 или 016

ФОРМОВОЧНЫЕ ПЕСКИ

К числу наиболее распространенных формовочных песков, удовлетворяющих основным требованиям литейной формы, отно­сятся пески, состоящие в основном из окислов кремния (кремне­зема). По происхождению формовочные пески относятся к оса­дочным горным породам. Важнейшей их характеристикой яв­ляется время отложения п кратность переноса, причем наиболее округлые и однородные по величине зерна имеют те пески, кото­рые в течение длительного времени подвергались многократным переносам и повторным отложениям. К ним относятся пески, от­ложение которых произошло в третичный период Кайнозойской эры. Главным критерием при оценке качества формочных песков по химическому составу является содержание в нем кремнезема SiOa- Чем выше его содержание, тем выше качество песка. На­ряду с кремнеземом в формовочных песках присутствуют окислы алюминия, железа, щелочных и щелочно-земельных металлов и другие химические соединения — все они относятся к числу вред­ных примесей формовочного песка. Наиболее вредной примесью, встречающейся в формовочных песках, являются сульфиды же­леза с температурой разложения около 325 °С. Присутствие этого химического соединения в песках вызывает повышенную приго-раемоегь формовочной смеси к поверхности отливок.

С точки зрения минералогического состава (имеются в виду кристаллические составные части горных пород) формовочные пески состоят в основном из минерала кварца, имеющего плот­ность 2,5—2,8 г/см³, твердость 7 * и температуру плавления 1713°С. При нагреве кварц претерпевает кристаллические моди-фикационные превращения, сопровождающиеся изменением его объема. Подобные модификационные превращения происходят в формовочном песке при заливке формы сплавом и вызывают рас­трескивание и разрушение кварцевых зерен. Помимо кварца в формовочных песках присутствуют и другие минералы, такие как полевые шпаты, слюды, гидраты окислов железа и др., причем чем меньше посторонних минералов присутствует в формовочном песке, тем выше его качество. Формовочные пески с незначитель­ным содержанием посторонних минералов обычно называют квар­цевыми песками.

В соответствии с ГОСТ 2138—74, в зависимости от содержа­ния глинистой составляющей (составной части песка с размером в поперечнике менее 0,022 мм), кремнезема и вредных примесей формовочные пески подразделяются на обогащенные кварцевые, кварцевые и глинистые (табл. 2).

Обогащенные киарцевые пески получают водной переработ­кой песчаной залежи при добыче песков. Эти пески отличаются хорошим качеством, так как содержание глинистой составляющем и вредных примесей в них минимальное.

Кварцевые пески добываются путем открытой разработки залежи и относятся к достаточно качественным формовочным пе­скам. Их широко используют в литейном производстве. Глини­стые пески в зависимости ог содержания глинистой составляю щей классифицируются па тощие, полужирные, жирные и очень жирные. Последние три класса формовочных песков используют в литейном производстве при приготовлении формовочных и стержневых смесей для отливок из сплавов цветных ме­таллов.

Зерновая часть песка (зерна песка с размером а попе­речнике более 0,022 мм) в зависимости от крупности зерен по ГОСТ 2138—74 подразделяется на 8 групп (табл. 3).

Для определения группы песка его нужно просеять через стандартный набор епт и выяснить, па каких трех смежных ситах остается наибольшая сумма остатков (в массовых долях), назы­ваемая основной фракцией.

Обозначение отдельных групп соответствует номеру среднего из трех смежных сит, на которых после рассева остается основ­ная зерновая фракция песка. Формовочные пески должны быть достаточно однородными по размерам зерен, поэтому основная их зерновая фракция должна составлять не менее 70%. Наиболее крупные пески (группы 04 и 0315) обычно применяют для стерж­невых смесей, так как при этом резко возрастает газопроницае­мость стержневых смесей, а возникающая при этом повышенная шероховатость поверхности отливок устраняется за счет противо­пригарных покрытий, наносимых на поверхность изготовленных стержней.

Практика применения формовочных песков показывает, что наиболее целесообразно использовать пески с зерновой группой 02 при стальном литье, с зерновой группой 016 при чугунном литье и с зерновой группой 01 при цветном литье, так как при этом наблюдается наилучшее сочетание газопроницаемости ли­тейной формы и шероховатости поверхности получаемых отливок. Сказанное выше справедливо для литейных форм, используемых без противопригарных покрытий. При крупных отливках, когда литейные формы подвергаются окраске с последующей сушкой, используют более крупнозернистые пески.

Тонкие и пылевидные пески (группы 0063 и 005) используют для изготовления противопригарных покрытий, наносимых на по­верхность форм и стержней. Природные пылевидные пески в зна­чительной степени загрязнены вредными примесями, а поэтому имеют недостаточно высокую огнеупорность. С целью повышения огнеупорности пылевидных материалов используют искусствен­ные, получаемые путем размола кварцевых песков.

По величине остатка на ситах основной зерновой фракции пе­ски разделяются на категории А и Б. Если остаток на верхнемиз трех смежных сит больше, чем на нижнем, пески относят к категории А, если наоборот—к категории Б. В соответствии с этим наибольшей газопроницаемостью обладают пески катего­рии Л.

Как отмечалось выше, основная зерновая фракция формовоч­ных песков должна концентрироваться на трех ситах. Однако при нагреве уплотненной формовочной смеси, изготовленной из песков с концентрированной зерновой структурой, вследствие высокой ее жесткости, получаемой от плотного соприкосновения отдель­ных зерен песка между собой, в форме могут возникать значи­тельные термические напряжения, приводящие к отслоению ее поверхностного слоя и образованию на поверхности отливок спе­цифических дефектов — ужимин. Для уменьшения вероятности возникновения напряжений в форме и образования ужпмин на отливках применяют пески, основная зерновая фракция которых располагается не на трех, а на большем количестве сит. Такие пески относят к группе с рассредоточенной зерновой структурой. Они разделяются на крупные — РК (рассредоточенные крупные), средние—PC (рассредоточенные средние) и мелкие — РМ (рас­средоточенные мелкие). Содержание основной фракции песков с рассредоточенной зерновой структурой на трех смежных ситах не должно быть менее 60%.

Поверхность зерен природных формовочных песков обычно покрыта примазками различного рода примесей (например, гид-роокпелов железа или других минералов), ухудшающих ее адге­зионные свойства и снижающих прочностные свойства смесей, с; целью активации поверхности зерен природные формовочные пески подвергают специальной обработке. Наиболее простым и дешевым способом активации песков является гидрообработка, осуществляемая в процессе добычи песков, при ней происходит частичное отмывание и оттирка примазок с поверхности зерен. Существует ряд специальных способов активации поверхности зе­рен, например, осуществляемых при впброобработке, термообра­ботке и химической обработке формовочных песков. Однако эти способы еще не получили широкого промышленного применения. Опробование перечисленных выше способов обработки природ­ных формовочных песков показывает, что в отдельных случаях прочностные характеристики смесей, приготовленных из активи­рованных песков при прочих равных условиях возрастают на 15—20%.