Органические связующие

Используют их главным образом, для приготовления стержневых смесей, иногда добавляют в песчано-глиняные, формовочные смеси для повышения их прочности и пластичности. Наиболее распространенные органические связующие :

Лбняное масло – для особо ответственных стержней 1 класса

Олифа натуральная - то же

Офила оксоль( р-р олифы в Уайт-спирите до 45 % Уайт-спирита) то же

П ( р-р окисленный петролатума в Уайт-спирите ) для стержней I и II классов сложности

4ГУ(п) ( раствор сплава битума (25%) и канифоли (25%) в Уайт-спирите) – то же

4ГУ(в) ( раствор сплава растительного масла или рыбьего жира (25%) с канифолью (25%) в уайт-спирте (50%) – для стержней класса

КБЖ ( концентрат сульфитно-дрожжевой бражки ( СДБ ) с содержание сухого остатка около 50 % ( продукт переработки древесины после отделения спирта и сахара) – для стержней III – V классов при производстве отшлифовок из чугуна, стали и цветных металлов , для приготовления красок

СП ( сульфитно- дрожжевая бражка (96-97%) и окисленный петролатум ( 3- 4%) – для стержней III – V классов сложности, быстротвердеющих формовочных смесей.

Дексбрин ( продукт не полного гидролиза крахмала, полученный при нагревании крахмала с разбавленными минеральными кислотами) – для стержней III – V классов сложности .

Неорганические связующие материалы.

Жидкое стекло – наиболее распространенное связующее из всей неорганических. Оно представляет собой водный раствор силикатов натрия или калия, перемешанного состава R2On*SiO2, где R – калий или натрий.

Жидкое стекло получают, растворяя силикат – глыбу автоклавах при давлении пара 400 – 800 кПа. Кроме силикат – глыбы отечественная промышленность выпускает жидкие готовые стекла: натриевое садовое и садово – сульфатное (ГОСТ 13078 - 81), каустическое (ТУ 6-18-68-75) и калиевое (ТУ21-97-79 и ТУ 6-18-204-74).

Основной характеристикой жидкого стекла является силикатный модуль – отношение числа грамм – молекул кремнезема к числу грамм – молекул оксида натрия:

М = (%SiO2/(%NaO*1,032))

Жидкое стекло получают 3х марок:

А (М=2,0…2,3), Б (М= 2,31…2,6), В (М=2,61…3).

Чем больше модуль, тем быстрее затвердевает смесь, поэтому модуль устанавливает в зависимости от назначения смеси. Модуль жидкого стекла также влияет на прочность. С увеличением модуля увеличивается прочность смеси во влажном состоянии, но уменьшается в сухом состоянии. Модуль жидкого стекла можно искусственно получать путем добавки к нему раствора едкого натрия, плотностью близкой к плотности жидкого стекла количество сухого едкого натрия в граммах на 1 кг жидкого стекла вычисляют в зависимости от массовой доли (%) оксидов SiO2 и Na2O в жидком стекле

Х = 13,3 SiO2/M – 12,9 Na2O.

Метало - фосфатные связующие.

Используют для изготовления керамических оболочек при литье по выплавляемым моделям, противопригарных покрытий и как водный связующий материал для стержней, отверждаемых (затвердевающих) тепловой сушкой. Наибольшее применение нашла алюмо – хромо – фосфатное связующее – кислый фосфорнокислый и хром – алюминий.

(Al2O3*0,8Cr2O3 *3P2O3 – связующее представляет собой вязкий раствор темно – зеленого цвета.)

Кремний – органическое связующее, которому нашли широкое применение в производстве точных отливок по выплавляемым моделям. Лучшими из них являются этил – силикаты .

Классификация связующих материалов.

Группа	Удельная прочность 103 Мпа/1%	Класс А		Класс Б		Класс В
		Связующее	Обозначение	Связующее	Обозначение	Связующие	Обозначение
I	Cв. 0,5	Растворительные масла, олифа, П, ПТ, ПТА, синтетические смолы типов: ОФ – 1, ФФ – 1СМ и др.	А-1	Синтетические смолы типов: М-3, УКС – Л, КФ – 40, КФ – 90, БС – 40 и др.	Б-1	Жидкое стекло	В-1
II	0,3 – 0,5	4ГУ (П) ГТФ, БК, УСК – 1, КО и др.	А-2	Декстрин, пектиновый клей	Б-2	-	-
III	До 0,3	Канифоль, СП, СП и др.	А-3	Концентраты сульфитно-дрожжевой, бражки, патока.	Б-3	Глина, цемент	В-3

Основным признаком отнесения связующего к той или иной группе является удельная прочность, то есть прочность на разрыв, отнесенная к 1 %, введенного в стержневую смесь связующего.

Для оценки удельной прочности в лабораторные бегуны загружают 2 кг сухого кварцевого песка и 2% воды. После перемешивания смеси в течении 2 минут добавляют 2% связующего, и перемешивание продолжают ещё 8 минут. Из полученной смеси изготовляют образцы (восьмерки) для определения прочности на разрыв по – сухому. Так, если прочность на разрыв связующего группы 2 составляет 0,85 МПа, то, разделив это значение на 2 (в смесь введено 2 % связующего), получим удельную прочность, отнесенную в 1 % связующего. Наиболее часто применяют связующее марок: П, ПТ, ПТА, 4ГУП(П), ПК-104, ГТФ, БК, СПиСБ, М.

Вспомогательные материалы.

К вспомогательным относятся противопригарные и разделительные материалы, материалы, увеличивающие податливость стержней и форм. Материалы, снижающие прилипаемость смеси к стенкам ящика и модели, а так же материалы, улучшающие прочность, текучесть, живучесть, теплопроводность смесей, специальные экзотерические добавки и другое.

Противопригарные материалы.

Бывают органическими и неорганическими. К числу наиболее распространенных органических противопригарных материалов относятся гранулированный и пылевидный уголь (ТУ 12-1-76), мазут (ГОСТ 10585-75), кристаллический графит марок ГЛ 1 и ГЛ 2 (ГОСТ 5279-74), скрытокристаллический графит марок ГЛС-1 и ГСЛ-2 (ГОСТ 5420-74), древесный уголь (ГОСТ 7657-84) и другие.

Для приготовления противопригарных покрытий и противопригарных оболочек при литье по выплавляемым моделям используют огнеупорные пылевидные материалы неорганического происхождения.

Относятся:

- кварц молотый пылевидный КП1-КП3 (ГОСТ 9077-82) – для противопригарных красок при изготовлении отливок из углеродистых сталей, добавки в формовочные смеси для предупреждения пригара.

- тальк молотый и талькомагнезит (ГОСТ 21235-75) – для противопригарных красок и натирок при изготовлении тонкостенных отливок из чугуна и цветных сплавов.

- порошок корундовый спеченный тонкомолотый ПКСТ (ТУ 14-8-165-75) – для противопригарных красок при изготовлении крупных стальных отливок.

- порошок циркониевый (РСТУССР 655-70) марок Ц63, Ц64, Ц65, Ц66 – для противопригарных красок при изготовлении отливок из стали и чугуна.

Отвердители.

Благодаря их взаимодействию со связующими способствуют быстрому химическому отвердению смеси без тепловой сушки. Наиболее применяемые в промышленности.

- газ углекислый (ГОСТ 8050-76) – отвердение форм и стержней, изготовляемых по СО2 – процессу;

- бихромат калия (ГОСТ 2652-78Е) – отверждение миносульфанатов и наливных самотвердеющих смесей с ССБ;

- шлак сепарированный феррохромовый (ТУ 14-11-95-74) – для ПСС и жидко-стекольных самотвердеющих смесей;

- шлам нефелиновый – для жидко-стекольных смесей.

Катализаторы.

Вещества, которые способствуют ускорению химических реакций только вследствие своего присутствия, сами же не претерпевают изменений. Например, в ХТС смесях на смоляных связующих роль катализаторов выполняют органические и неорганические кислоты. Катализаторы, используемые для ХТС смесей, подразделяют на две группы:

- для стержней с нормальным циклом (20-30 мин) холодного отверждения;

- для стержней с коротким (от 30 секунд до нескольких минут) циклом.

Для сокращения цикла холодного отверждения увеличивают концентрацию сульфокислоты в растворе катализатора и уменьшают количество воды. Наибольшее применение получили катализаторы:

- ОК (ГОСТ 10678-76Е) – ортофосфорная кислота плотностью 1,65 – 1,64 г/см3 (для отверждения карбамидно – фурановых связующих).

- АКО (ГОСТ 701-78, ГОСТ 10678-76Е) – смесь азотной и ортофосфорной кислот в соотношении 3:4.

- БСК – бензо - сульфокислота плотностью 1,25 – 1,35 г/см3 (для всех классов связующих).

Разделительные покрытия.

Уменьшают прилипаемость формовочных и стрежневых смесей к модельной оснастке.

Различают:

- многократно используемые покрытия деревянных моделей и стержневых ящиков (лаки, эмали и синтетические смолы);

- разовые покрытия, наносимые на поверхность моделей и ящиков после каждого или нескольких циклов формовки.

В качестве многократного используемых покрытий для деревянных моделей используют химически стойкий лак ХСТ на основе перхлорвиниловой смолы и полиуретановый лак. УР-24.

В качестве разовых порошкообразных разделительных припылов, применяют кристаллический и серебристый графит, искусственный ликоподий (мраморная пудра, плакированная стеарином), белую сажу и эбонитовую пыль.

Жидкие разделительные покрытия применяют при механизированном и автоматизированном процессах. Так для форм из ПГС применяют масло ВИ4 и разделительные покрытия, содержащие олеиновую кислоту и антифрикционную модельную смазку.

В качестве разделительных покрытий при работах с ХТС на термопластичных смолах применяют смесь кристаллического графита с керосином в соотношении 1:2, 1 – 2% раствора парафина в керосине или бензине, смесь кристаллического графита с минеральным маслом.

При изготовлении жидко-стекольных стержней и форм в качестве разделительного покрытия применяют раствор канифоли в керосине в соотношении 1:10.

Для форм и стержней из смесей на основе связующих, а так же при использовании горячей оснастки с закрытым электрическим нагревом применяют 3 % раствор синтетического термостойкого каучука.

СКТ-Р (ГОСТ 14680-79), для форм и стержней на основе различных связующих, а так же при использовании горячей оснастки с электрическим и газовым нагревом эмульсию КЭ-60-90 (ТУ 6-02-858-74) на основе каучука СКТН-А, разбавленная дистиллированной водой с соотношении 1:15. Для форм и стержней на основе карбимидно – фурановых связующих по горячей оснастке с электрическим и газовым нагревом кремнийорганическую эмульсию КЭ-10-01, разбавленное дистиллированной водой в соотношении 1:15 или расплав озокерита М-60 (ВТУ288-49)

.