книги / Формовочные материалы

УДК 621.74 С42

Рецензенты:

канд. техн. наук, проф. В.И. Лукьянов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

чл.-кор. Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского, канд. техн. наук В.А. Дубровский

(ОАО «Протон-ПМ», г. Пермь)

нова. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 85 с.

ISBN 978-5-398-00766-4

Описаны свойства исходных формовочных материалов, составы и технологические характеристики смесей, способы их регенерации. Приведены сведения об их классификации.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению 150700.62 «Машиностроение» и всех, кто интересуется литейными технологиями.

УДК 621.74

2

5

1.ИСХОДНЫЕ ФОРМОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1.1.Технологические требования к формовочным материалам

1.1.1. Понятие о формовочных материалах

Замечательные произведения литейного искусства окружают человека на протяжении всей его жизни и создают особое трепетное отношение как к самой технологии изготовления шедевров, так и к мастерам-виртуозам, умениями которых они созданы. Качественные изделия требуют применения качественных технологических материалов, в том числе формовочных.

Так, для изготовления разовых песчано-глинистых форм необходимы формовочные смеси. Для изготовления стержней используются стержневые смеси. Основу формовочных и стержневых смесей составляют огнеупорные пески, зерна песков скрепляют связующие. Различные добавки придают смесям специальные свойства.

Для уменьшения прилипания формовочной смеси к стенкам модели, а стержневой смеси к стержневому ящику применяются или жидкие разделительные составы, или твердые вещества – припылы. Самый распространенный припыл – порошкообразный графит. Значительно реже используют дорогой и дефицитный ликоподий. Это семена растения плауна, обладающие важными технологическими свойствами: малой гигроскопичностью и высокой дисперсностью. Для соединения отдельных частей стержней служат клеи. Для замазывания швов в формах и стержнях – замазки и огнеупорная глина. Теплоизолирующие и экзотермические материалы применяют для утепления прибыльной части отливок. При заливке магниевых и магниево-алюминиевых сплавов возможно их взаимодействие с влагой формы. Чтобы избежать окисления расплава, в состав смесей вводят защитные присадки:

6

фтористые соли, борную кислоту, комплексную присадку ВМ. Все перечисленные материалы и целый ряд других специфических материалов для придания смесям специальных свойств называются

формовочными материалами.

1.1.2. Классификация формовочных материалов

Формовочные материалы условно разделяют на три большие группы. Это исходные формовочные материалы, формовочные и стержневые смеси, вспомогательные формовочные материалы.

Исходные формовочные материалы делят на две группы. К первой группе относят основные формовочные материалы: огнеупорные пески (кварцевый, корундовый, цирконовый и другие) и связующие (глины формовочные, лигносульфонаты, синтетические смолы и другие). Ко второй группе относят вспомогательные формовочные материалы, например, различные добавки (уголь, тальк, древесная мука и другие), придающие формовочным и стержневым смесям определенные свойства.

Формовочные и стержневые смеси приготовляют из исходных (свежих) формовочных материалов и из отработанных смесей. Отработанная смесь – это смесь, бывшая в употреблении. Состав смеси зависит от ее назначения: способа формовки, рода заливаемого в форму металла, массы и конфигурации отливки.

Вспомогательные формовочные составы – это материалы, например, краски, клеи, замазки, необходимые для отделки и исправления форм и стержней.

1.1.3. Требования к формовочным материалам

Качество отливок во многом зависит от качества форм и стержней, которые должны обладать технологическими свойствами, отвечающими определенным требованиям.

Для хорошего уплотнения формовочной смеси в опоке большое значение имеет ее пластичность – способность смеси деформироваться под воздействием приложенных внешних усилий

7

или собственной массы, что обеспечивает получение отпечатка модели или заполнение полости стержневого ящика. Пластичность смесей зависит от свойств составляющих их материалов, в особенности от применяемых в них связующих. Например, смеси на масляных связующих обладают большой пластичностью; песчаноглинистые смеси имеют небольшую пластичность.

Литейная форма должна обладать достаточной прочностью, чтобы при сборке, транспортировке и заливке металлом она не разрушалась. Поэтому и формовочная смесь должна иметь определенную прочность – способность сопротивляться разрушению под действием нагрузки. Прочность формовочной смеси зависит от зернистости песка, его влажности, плотности, от содержания глины или связующих в смеси. С увеличением плотности, уменьшением размера зерен песка, увеличением глиносодержания прочностьсмесивозрастает.

В зависимости от состояния смеси при испытании различают

прочность смеси во влажном состоянии (по-сырому) или

в высушенном состоянии (по-сухому). Для определения прочности смеси во влажном состоянии изготовляют цилиндрические образцы диаметром 50 мм и высотой 50 мм. Образцы уплотняются в специальной гильзе с внутренним диаметром 50 мм и длиной 120 мм. Испытуемая смесь засыпается в гильзу с вкладным дном и помещается на лабораторный копер (рис. 1) для стандартного уплотнения.

Копер имеет стандартный груз, высота подъема груза 50 мм, высота уплотненного образца в гильзе 50±0,8 мм. Для контроля этой высоты на стойке копра имеются три риски. Средняя риска соответствует высоте образца 50 мм, верхняя и нижняя риски – верхнему и нижнему допускам. Образец выталкивается из гильзы при помощи вкладыша и помещается на прибор для испытания на сжатие. Схемы методов прочностных испытаний смесей представлены на рис. 2.

8

Рис. 1. Лабораторный копер:

1 – рычаг; 2 – кулачок; 3 – утолщение штока; 4 – основание; 5 – станина; 6 – груз; 7 – шток; 8 – боек; 9 – гильза; 10 – поддон

Рис. 2. Схемы методов прочностных испытаний смесей

9

Для определения прочности смеси в высушенном состоянии при помощи копра в металлической оснастке (рис. 3) изготовляются стандартные образцы в виде плоской «восьмерки» (рис. 4). После высушивания и охлаждения образец испытывается на растяжение. Приведем для примера прочностные параметры обычной формовочной песчано-глинистой смеси: прочность на сжатие от 0,40 до 0,65 кгс/см2, прочность на разрыв от 1 до 2 кгс/см2.

Рис. 3. Ящик стержневой:

1 – поддон; 2 – воронка; 3 – колодка; 4 – совмещенные половины ящика; 5 – скрепляющий винт

Рис. 4. Параметры стандартного образца

10