Шпоры по ТКМ2 / Ответы / 3

16. Формовочные и стержневые материалы. Виды, назначение, состав, свойства в зависимости от способа литья, заливаемого материала и требований к отливкам.
Формы и стержни изготавливаются из специальных смесей, называемых соответственно формовочными и стержневыми. Основой этих смесей служат кварцевые пески. Кроме того, в них входит глина и специальные добавки (например, углесо-держащие добавки для формовочных смесей, связующие материалы для стержней и др.). Песок в формовочных смесях повышает газопроницаемость, а глина обеспечивает связь между частицами песка (повышает прочность) и увеличивает термохимическую устойчивость. Специальные добавки вводятся для повышения противопригарности или для предот-вращения прилипания смесей. В качестве противопригарных добавок применяются молотый каменный уголь, мазут, битум (угольный порошок при соприкосновении с расплавленным металлом подвергается сухой перегонке, образующиеся при этом газы предохраняют материал формы от перегрева и оплавления).
В состав формовочных смесей, как и стержневых, кроме исходных свежих материалов, вводится бывшая в употребле-нии горелая (оборотная) формовочная смесь.
Соотношение компонентов в смесях должно соответствовать характеру и типу отливок и способу формовки.
Формовочный песок состоит из зерен кварца различной величины, глины и небольшого количества различных оки-слов. В зависимости от состава формовочные пески по ГОСТ 2138—56 подразделяются на несколько классов. Для повыше-ния прочности и увеличения пластичности формовочных смесей в их состав вводится глина. Формовочные глины представляют собой горные породы, состоящие в основном из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов, обладаю-щих связующей способностью во влажном или сухом состоя-нии и достаточной термохимической устойчивостью.


Материалы, применяемые для изготовления разовых песчано-глинистых и некоторых других литейных форм и стержней, называют формовочными. В литейном производстве применяют большое количество разнообразных формовочных и стержневых смесей, которые должны иметь определенные свойства:
Пластичность — способность легко воспринимать и отчетливо сохранять форму (хорошо формоваться).
Прочность — способность сохранять форму при воздействии внешних сил (толчки, сотрясения, ударное действие заливаемого металла).
Податливость — способность не препятствовать усадке при охлаждении отливки. Лучшей податливостью обладает крупный окатанный речной песок. Глина ухудшает податливость. Для улучшения податливости в формовочные смеси добавляют опилки, торф.
Огнеупорность — способность смеси противостоять местному перегреву от заливаемого в форму металла. Формовочные и стержневые смеси не должны сплавляться или размягчаться от соприкосновения с расплавленным металлом и пригорать к поверхности отливки. Кварцевый песок и белая глина имеют высокую огнеупорность.
Газопроницаемость — способность смеси хорошо пропускать пары воды и газы, образующиеся при соприкосновении горячего металла с влажными формами. Если газопроницаемость смеси недостаточна, то в отливках образуются газовые раковины. Хорошая газопроницаемость — у смеси на крупном речном песке. Глина ухудшает газопроницаемость.
Долговечность —- способность смеси сохранять рабочие свойства при повторном использовании.
Главные составные части формовочных смесей — песок, глина (8. ..12%) и бывшая в употреблении горелая земля (50.. .90 %).
Формовочные смеси разделяют на облицовочные, наполнительные и единые. Облицовочная смесь непосредственно соприкасается с металлом. Толщина слоя зависит от размеров моделей и составляет 20.. .50 мм. Облицовочная смесь должна обладать всеми вышеперечисленными свойствами. Наполнительные смеси служат для набивки остальной части формы. Они в первую очередь должны быть прочными и газопроницаемыми. Единой смесью набивают всю форму при машинной формовке.
Металл заливают в сырую форму или предварительно высушенную. Заливка в сырую форму непосредственно после формовки выгодна, однако не всегда возможна. Прочность сырых форм для крупного литья недостаточна, поэтому в данном случае применяют сухие формы. Для формовки в сырую применяют «тощие» смеси, содержащие до 12 % глины.
При изготовлении форм с последующей их сушкой применяют «полужирные» и «жирные» формовочные смеси с 10.. .20 % глины. Иногда в эти смеси добавляют торф или опилки, что увеличивает газопроницаемость и податливость форм.
Высушенные формы для чугунного литья покрывают изнутри формовочными красками, содержащими графит. Для стальных отливок применяют формовочные краски, содержащие порошок кварца.
В последние годы большое распространение получили быстротвердеющие формовочные смеси с жидким стеклом, которые твердеют при продувке их углекислым газом или при выдержке на воздухе.
К стержневым смесям предъявляют более высокие требования, чем к формовочным, в отношении газопроницаемости, прочности, податливости и огнеупорности. В процессе заливки форм они находятся в более тяжелых условиях, испытывая большое термическое и механическое воздействие жидкого металла. Состав стержневых смесей выбирают в зависимости от положения стержней в форме, от их конфигурации и вида заливаемого сплава. Стержни делят на пять классов.
К первому классу относят стержни сложных очертаний с очень тонкими сечениями, имеющие небольшое число тонких знаков. Стержневая смесь содержит 100 % кварцевого песка, связующим является А-1 (неорганическая группа). Стержни в форме омываются со всех сторон металлом.
Стержни второго класса имеют массивные части и очень тонкие ребра или выступы, развитые знаки. Значительная поверхность стержней соприкасается с металлом. Стержневая смесь состоит из 97 % кварцевого песка, 3 % глины, связующим служит А-2.
Стержни третьего класса — это различные центровые стержни, имеющие конфигурацию средней сложности и образующие внутренние необрабатываемые, но' ответственные поверхности в отливках. Смесь состоит из 96. . .97 °/о кварцевого песка, 3. . .4 % глины, связующего вещества группы А-3.
Для придания смеси достаточной прочности во влажном состоянии в нее вводят сульфитно-спиртовую барду в количестве 2,5.. .3,5 %.
Стержни четвертого класса имеют несложную конфигурацию, образуют внутренние обрабатываемые поверхности. Стержневая смесь содержит до '40 % отработанной смеси, 56.. .95 % кварцевого песка, 4.. .9 °/о глины, 2. . .3 % сульфитно-спиртовой барды.
Массивные стержни пятого класса образуют большие внутренние полости в крупных отливках. Основным связующим веществом в смесях для таких стержней служит глина (7. ..10%), так как стержни мало прогреваются и органические материалы в них не сгорают и не разлагаются. В смеси добавляют опилки для увеличения податливости.