2. Обладнання, інструменти і матеріали, необхідні для проведення роботи

   1. Реактиви: царська горілка, 5%-ний розчин сірчаної кислоти, фіксаж.

   2. Щипці, фотопапір, фарфорова посудина, наждачний папір різних марок.

4. Порядок виконання роботи

   1. Студенту видаються темплети для різних видів макроаналізу. Одержані темплети необхідно підготовити до аналізу: зачистити поверхні до блиску.

   2. Провести аналіз наявності сірки за методом Баумана.

   3. Зробити зарисовку витравленої картини на поверхні темплета і зробити відповідні висновки.

   4. Провести виявлення волокнистої структури і зарисувати її.

   5. Написати висновки по роботі. Захистити звіт по виконаній роботі.

5. Контрольні запитання

   1. В чому полягає суть макроскопічного аналізу ?

   2. Які дослідження можна провести з допомогою макроаналізу ?

   3. Як можна виявити шкідливі домішки в сталях ?

   4. Як класифікуються сталі в залежності від величини шкідливих домішок ?

   5. Як виявити різні зони в термооброблених або зварних виробах ?

   6. Які приховані дефекти можуть бути в металах ?

   7. Який вплив на властивості металів має характер кристалічної будови ?

   8. Що таке волокниста структура металу, як вона виявляється і як впливає на міцність виробів ?

Лабораторна робота № 4 Визначення основних властивостей формувальних сумішей.

4.1. Мета роботи

4.1.1 Вивчити основні формувальні матеріали і їх вплив на властивості формувальних і стержневих сумішей.

4.1.2 Ознайомитись з обладнанням і приладами для випробовування фізико-механічних властивостей формувальних сумішей.

4.1.3 Отримати практичні навики проведення випробовувань.

4.2. Прилади і матеріали

4.2.1 Лабораторний копер

4.2.2 Прилад для випробовувань сумішей

4.2.3 Прилад для прискореного визначення вологості сумішей

4.2.4 Технічні терези і рівноважки

4.2.5 Формувальні суміші : кварцовий пісок і глина

4.3. Короткі теоретичні відомості.

4.3.1 Формувальні матеріали

Формувальними називаються матеріали, які застосовуються для виготов- лення ливарних форм і стержнів.

Формувальні матеріали поділяються на основні (піски і глини) і до- поміжні. До допоміжних відносять зв’язуючі матеріали (закріплювачі), протипригарні, високовогнетривкі і спеціальні.

Пісок і глина – головна складова частина більшості формувальних і стержневих сумішей. Вони є осадковими гірськими породами і в природніх умовах зустрічаються не в чистому вигляді, а в сполуках. Їх розрізняють між собою за вмістом так званих глиняних складових. Домовились зерна розміром менше 0.022 мм не залежно від їх хімічного складу відносити до глиняної, а розміром більше 0.022 мм – до зернової складової піску. Піски, що вміщують більше 2% глиняної складової називають кварцевими, а ті, що вміщують від 2% до 50% - називають глиняними, більше 50% - глинами. Найчастіше в якості основного формувального матеріалу застосовують кварцеві піски.

Важливою характеристикою є розмір і форма зерен піску, який має великий вплив на міцність, газопроникність, вогнетривкість і довговічнічть суміші.

Глина – основний зв’язуючий матеріал в формувальних сумішах. Міцність піщано-глинястих сумішей в значній мірі визначається походженням глини, її мінералогічними і хімічними властивостями, видом і кількістю домішок, дис- персністю частинок.

Перевагою глини є її висока міцність в сирому стані, мала газоутво- рююча здатність, низька вартість і доступність. До недоліків слід віднести зменшення газопроникності, текучості і піддатливості сумішей, погіршення вибиваємості литва і стержнів, а також збільшення пригоряємості сумішей до відливка. Враховуючи це, потрібно прагнути вводити глину у суміші в як найменшій кількості.

4.3.2 Зв’язуючі матеріали

Основне їх призначення – забезпечення необхідної міцності сумішей в сухому стані. Найбільш розповсюджені серед них масла, каніфолі, декстрин (отримують під час обробки картопляного крохмалю), сульфітно-спиртова барда (відхід сульфітного шлаку, який отримуємо під час обробки деревини слабою середньою кислотою), цемент, рідке скло, закрілювач 4ГУ ( складається із 25% каніфолі, 25% масла і 50% уайт-спіріта – особливо чистого гасу), закріп- лювач ГТФ ( генераторна важка фракція сланцевої смоли ).

4.3.3 Високовогнетривкі матеріали

Шамот, хромистий залізняк, магнезит, азбест.

4.3.4 Протиугарні матеріали

Кам’яновугільний пил, графіт, мазут, деревновугільний пил, маршаліт (пилевидний кварц).

4.3.5 Класифікація пісчано-глиняних сумішей

4.3.5.1 За видами застосування суміші поділяються на облицювальні, напов- нювальні і єдині.

Облицювальна суміш використовується для покриття робочої поверхні форми, яка дотикається до розплавленого металу. До неї ставляться найбільш високі вимоги, тому в її склад входить до 60% свіжих матеріалів.

Наповнювальна суміш складає основну частину ливарної форми і насипа- ється поверх облицювальної суміші. Вона приготовлюється за рахунок перероб- ки вибитої із опок суміші із наступним додаванням невеликої кількості (5-10%) свіжих матеріалів.

Єдина суміш служить для набивання всього об’єму форми і застосову- ється для машинного формування в умовах масового виробництва. Від напов- нювальної вона відрізняється трохи більшим вмістом нових матеріалів (10...20%).

2. В залежності від стану форм перед заливанням в них металу суміші поділяють:

1) для сирих форм (фомування по-сирому);

2) для сухих форм;

3) поверхнево-висушувальних форм;

4) для хімічно твердих форм.

Суміші для сирих форм в основному складаються із великої кількості використовуваної суміші, а значить, і глиняних пісків або глини. Для підвищення газопроникності і податливості, в ці суміші вводять вигоряючі добавки : дерев’яне трачіння, торф.

Суміші для поверхнево-висушувальних і хімічно твердих форм, окрім кварцового піску, формувальної глини і оборотної суміші, мають в собі швидкотвердіючі закріплювачі, рідке скло і інші.

4.3.5.3 Суміші розрізняють по виду заливаючого у форму сплаву : для чавун- ного, стального і кольорового лиття.

Суміші для чавунного лиття складаються із кварцевого піску, міцно-зв’язуючих глин і відпрацьованої суміші. Чистота поверхні відливка, підви- щення механічної міцності і протиугарних властивостей досягається введеннчм в єдині і облицювальні суміші кам’яного вугілля, мазута і зв’язуючих.

Суміші для стального лиття складаються із високоякісного кварцевого піску, вогнетривкої глини і меншої кількості відпрацьованої суміші. Це вик- ликано тим, що температура заливання сталі вища ніж чавуну, значить, форма повинна бути вогнетривкою. Для зміцнення форми вводять зв’язуючі : сульфіт- ну барду, патоку, рідке скло. Для отримання чистої поверхні вводять до 20% пилевидного кварцу.

Суміші для кольорового лиття складаються із глинястих пісків, відпра цьованої формувальної суміші і мазута. Вогнетривкість цих сумішей може бути нижча, ніж суміші для чавунного і стального лиття, так як температура плавлення цих сплавів значно нижча.

4.3.5.4 По характеру використання: на формувальні і стержневі суміші.

Суміші для стержнів складаються із кварцового піску (97...100%), невели- кої кількості глини або глинястих пісків і зв’язуючих матеріалів (3...5%), для крупних стержнів простої форми в склад суміші вводять відпрацьовану суміш (40%) і дерев’яне трачіння (3...4%).

4.3.6 Властивості формувальних і стержневих сумішей

Для отримання якісних форм, стержнів і якісних відливок формувальні і стержневі суміші повинні мати такі властивості :

Міцність – здатність суміші витримувати зовнішні навантаження без руйнування. Із збільшенням вологості і вмісту глини в суміші, із зменшенням розміру зерна піску, міцність суміші збільшується.

Пластичність – здатність суміші деформуватися під дією зовнішніх зусиль без порушення цілісності і зберігати задану форму після зняття навантаження, що забезпечує отримання відбитку моделі або заповнення порожнини стержневого ящика. Вона залежить від властивостей складових суміші і тих зв’язуючих, які при цьому застосовуються. Наприклад, суміш із масляним зв’язуючим володіє високою пластичністю, пісчано-глинисті суміші мають невелику пластичність. Пластичність збільшується із збільшенням глини і води.

Сипучість – здатність суміші рівномірно розприділятися при засипанні в опоку. Вона впливає на зависання суміші в бункері, на якість і довготри- валість перемішування суміші в змішувачах.

Із сипучістю зв’язана комкоємкість – здатність суміші створювати комки. Сипучість і комкоємкість залежать від міцності зв’язків пісчинок в місцях контакту. Сипучість зменшується із збільшенням кількості глини і води в суміші.

Поверхнева міцність – опір поверхневого шару, форми або стержня сти- ранню і дії струї металу, що заливають. При недостатній поверхневій міцності має місце осипання, тобто відділення формувального матеріалу, який попадає у відливок.

Поверхнева твердість – здатність поверхні форми чинити опір проник- ненню в неї більш твердого тіла. Поверхневі міцність і твердість зростають після застосування облицювальної суміші.

Вогнетривкість – здатність суміші чинити опір розмягченню і розплав- ленню під дією високої температури металу, що заливається. Чим більше домішок, пилу кремнезему в піску, чим дрібніші зерна піску, тим нижча вогнетривкість суміші.

Газопроникність – властивість суміші пропускати через себе гази в нас- лідок своєї пористості – залежить від кількості глиняних складових і кварце- вого піску. Чим більше піску і чим він крупніший, тим більша газопроник- ність. Понижує газопроникність наявність у суміші пилу вугілля, збільшення вологості і ступеня щільності.

Газоутворення – здатність сумішей виділяти гази під час заливання мета- лу. Виділяють гази органічні матеріали, які входять в склад суміші (зв’язуючі речовини), волога випаровується і утворює велику кількість парів. Чим більша газоутвореність суміші, тим краще.

Піддатливість – здатність суміші стискатись під дією зовнішніх сил. Це пов’язано із тим, що в процесі затвердіння і охолодження розміри відливка зменшуються внаслідок усадки матеріалу.

Піддатливість зменшується із збільшенням міцності суміші і підвищуєть- ся із збільшенням пластичності і міцності.

Липучість – здатність суміші липнути до стінок моделі і стержневого ящика – підвищується із збільшенням кількості рідини в суміші. Суміші повин- ні мати мінімальну липучість.

Гігроскопічність – здатність формувальної і стержневої суміші поглинати вологу із повітря – залежить від властивостей зв’язуючої добавки. Наприклад, стержні, виготовлені із сумішей на сульфітній барді, володіють великою гігроскопічністю.

Довговічність – здатність суміші зберігати свої властивості під час повторних заливань. Чим вона довговічніша, тим менше добавляють у відпрацьовану суміш свіжих матеріалів. Довговічність збільшується при зниженні вмісту глини і при застосуванні крупнозернистого піску.

Протипригарність – здатність суміші не сплавлятися і не спікатися з роз- плавленим металом. Чим більше глини є у формувальній суміші, тим більше пригорання. Наявність у суміші вапна і великої кількості пилу (більше 10...12%) також збільшує пригорання. Пригорання збільшується із збільшенням пористості та зменшенням щільності набивки форми.

4.3.7 Приготування сумішей

Технологічний процес приготування сумішей складається із таких етапів : попереднього підготування вихідних матеріалів, підготування оборотної суміші, відновлення відпрацьованої суміші, приготування сумішей із попередньо підготовлених свіжих і відпрацьованих формувальних сумішей.

Для отримання суміші підбирають необхідну кількість вихідних матері- алів відповідно до заданого рецепту, ретельно перемішують вибрані матеріали в змішуючих бігунах, дають відстоятися готовій суміші (для набухання частинок глини і вирівнювання вологості) і через деякий час розрихлюють її.