Формовочные материалы и cмеси.
Формовочный материал-совокупность природных и искусственных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей.
Формовочные материалы делятся на основные и вспомогательные. К основным исходным формовочным материалам относятся кварцевые пески, формовочные глины и отработанная горная земля. К вспомогательным относят связующие добавки и противопригарные материалы. Связующие добавки служат наряду с глиной для сцепления зерен песка (льняное масло, канифоль, цемент, жидкое стекло)
Противопригарные материалы применяют для устранения пригара зерен песка к поверхности отливок, который происходит при взаимодействии жидкого металла с материалом формы.
Противопригарные материалы - пылевидный каменный уголь, графит, мазут, противопригарные эмульсии, пылевидный кварц. Увеличение противопригарности сухих форм и стержней достигается окраской их формовочными красками, в которых противопригарные материалы находятся во взвешенном состоянии.
Добавки для увеличения податливости и пластичности (древесные опилки, торф) вводят в количестве 10-20% по объему.
Припылы - это тончайшие порошки, которые также являются противопригарным средством. они наносятся тонким слоем на поверхности серых форм или в процессе формовки на модели. При нанесении их на модели они служат и для улучшения извлечения модели из формы. В качестве припыла для чугунного литья применяют молотый графит и древесный уголь, а для стального литья - маршалит.
Формовочные смеси изготавливают из вышеперечисленных основных и вспомогательных формовочных материалов, взятых в определенных весовых соотношениях.
Получение качественных отливок обеспечивается следующими основными свойствами формовочных и стержневых смесей:
1. огнеупорностью-способностью выдерживать высокую температуру жидкого сплава
2. прочностью-способностью сопротивляться разрушающему действию жидкого металла
3. пластичностью-способностью смесей деформироваться без нарушения целостности и сохранять приданную форму после снятия нагрузки
4. газопроницаемостью - способностью смесей пропускать газы вследствие своей пористости
5. податливостью-способностью смесей сжиматься под действием сил усадки, т.е. форма и стержень не должны препятствовать свободной усадке отливки
6. противопригарностью - способностью смесей не сплавляться, не спекаться с жидким металлом
К стержневым смесям предъявляются повышенные требования, т.к. стержни со всех сторон подвергаются воздействию жидкого сплава.
Для увеличения прочности стержня в него вставляют металлический каркас. Песчаные литейные формы могут изготавливаться по "сырому" и по "сухому" способами. По "сырому" без сушки формы - применяются только для небольших неответственных отливок.
Сушку, поверхностную подсушку и хим. твердение линейных форм (формовка по "сухому") используют при производстве крупных и средних ответстветственных отливок для повышения прочности и газопроницаемости форм и уменьшения газотворной способности.
Разработка технологического процесса производства отливки завершается изготовлением чертежа формы в сборе, рис.IY.31, а, б. В сечении формы показывается контур отливки, стержни, литниковая система, прибыли и выпоры.
Прибыли применяются при изготовлении отливок из литейных сплавов с большой литейной усадкой, т.е. из стали, алюминиевых, магниевых и медных сплавов. прибыли служат для обеспечения направленного затвердевания отливки, питания отливки в момент затвердевания и образования в ней усадочной раковины. При отсутствии прибыли или ее неправильной установке усадочная раковина образуется в отливке.
Литниковая система предназначена для подвода жидкого металла в форму и обеспечения равномерного заполнения ее с одновременным улавливанием неметаллических включений и шлака. Она должна обеспечивать наиболее короткий путь жидкого металла к форме и спокойное ее заполнение.
Литниковая система состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, шлакоуловителя 3, питателей 4, выпора 5 (рис.2).
Рис.2. Схема литниковой системы.
Литниковая чаша или воронка служит для приема металла из ковша, направления его в стояк, задержания шлака и смягчения удара струи жидкого металла.
Стояк представляет собой вертикальный конический канал круглого сечения, по которому металл из чаши попадает в шлакоуловитель, расположенный в плоскости разъема формы.
Шлакоуловитель предназначен для отбора шлака и неметаллических включений , попавших в стояк. Из шлакоуловителя чистый металл поступает в полость формы.
Литниковая система оказывает большое влияние на качество отливок, поэтому устройству литниковых каналов придают особое значение. Расчет литниковой системы производят на основании экспериментально установленных закономерностей с учетом веса и габаритов отливки, толщины ее стенок, состава металла, материала формы.
Из летниковой системы металл поступает в полость формы. Во избежание образования газовых раковин необходимо удалять воздух и газы, которые выделяются из формовочных и стержневых смесей и металла до затвердевания отливки. Это делается за счет вентиляционных каналов прокалыванием формы душником и установкой выпоров.
Выпоры, кроме того, служат для контроля полноты заполнения формы жидким металлом и для предотвращения образования в отливке усадочных раковин.