2.2 Характеристика формувальних та стрижневих сумішей

Піщано-глинисті суміші найбільш поширені у ливарному виробництві при виготовленні форм і стрижнів (більше 60% загального обсягу). Залежно від призначення суміші і природи глинистого мінералу, що використовується як зв’язуюче, вміст глини у суміші коливається у межах від 5до15% глини. Головним зв’язуючим компонентом піщано-глинистих сумішей є формувальна глина. У інших типах сумішей глину або зовсім не використовують або сполучають з іншими більш ефективними зв’язуючими матеріалами для покращення міцності таких сумішей у сирому стані, тобто попередження деформації і руйнування стрижнів до початку твердіння основного зв’язуючого.………………………………………………………….. Формувальні глини являють собою гірські породи, які складаються з дрібнодисперсних частинок водних алюмосилікатів із загальною формулою Al₂O₃ ^. m SiO₂ ^. n H₂O. Ці мінерали при зволоженні набувають, переходять у в’язко-пластичний стан і набувають здатності забезпечувати достатньо міцний зв’язок між зернами наповнювача формувальної суміші як у сирому, так і у висушеному стані.…………………………………………………… У склад формувальних глин входять мінерали групи каолініту, монтморилоніту та гідрослюд, які за своєю термохімічною стійкістю певний час після заливання форм до утворення міцної твердої поверхневої оболонки виливка здатні протидіяти фізико-хімічному впливу руйнуючого їх перегрітого рідкого металу.…………………………………………………….. Крім основних глинистих мінералів у формувальних глинах можуть бути домішки, які знижують їх вогнетривкість за рахунок утворення легкоплавких евтектик: кварц, калієвий польовий шпат, натрієвий польовий шпат, слюда, гідрати оксидів заліза, пірит, кальцит, магнезит та інші. Чим більше таких домішок у глині, тим нижча її вогнетривкість і тим більша частка формувальної суміші міцно і щільно пригорає до поверхні металу виливка після заливання форми. …………………………………………... У формувальних сумішах визначають не власне вміст глинистих мінералів за їх хімічним складом, а так звану глинисту складову, до якої відносять частинки усіх мінералів розміром менше 0,022 мм. У такому дрібно дисперсному стані всі мінерали мають деяку зв’язуючу властивість, але набагато меншу, ніж глина. Тому у формувальних глинах виділяють активну глину і “мертву” глину, яка майже не має зв’язуючої властивості.

Глинисту складову поділяють на :

­ грубодисперну з розміром часток від 0,001 до 0,022 мм і найбільш ефективну;

­ тонкодисперсну або колоїдну з розміром часток менш 0,001 мм, тобто 1 мкм.

При нагріванні ущільненої піщано-глинистої формувальної суміші від 120 до 180^оС під час сушіння з каолініту видаляється вільна вода: спочатку капілярно-пов’язана, а потім і адсорбована на поверхні часток. Ця втрата не знижує міцності суміші, а навпаки – підвищує її разом з підвищенням газопроникливості і зниженням вірогідності появи у виливках дефектів газового походження. Міцність на стиск ущільненого кварцового піску, пов’язаного каолінітом, після сушіння (формування по-сухому) складає від 0,20 до 0,45 МПа, тобто підвищується від 4 до 5 разів. Тому каолінові глини часто використовують у піщано-глинистих формувальних і стрижневих сумішах для виробництва середніх і великих виливків по-сухому. При цьому для підвищення розмірної точності і чистоти поверхні виливків враховують, що під час висихання в результаті випаровування вологи глина дещо усаджується і може навіть розтріскатися. Для запобігання такого явища і для загального підвищення сухої міцності суміші глину іноді комбінують з іншими додатками. ……………………………………………………………. Формові матеріали, які застосовують для виготовлення разових форм, повинні мати такі властивості: пластичність, текучість, міцність, газопроникність, податливість, вогнетривкість, непригарність і мінімальну газотвірність. Пластичність  – здатність формової суміші приймати форму, що їй надається, без руйнування і давати точні відбитки моделі при формуванні. Текучість – здатність зерен формової суміші до взаємного переміщення під впливом зовнішніх сил.

Міцність  –  здатність ущільненої суміші не руйнуватися під тиском металу, що заливається в форму, а також від поштовхів при складанні і транспортуванні. Газопроникність  – властивість формової суміші  пропускати з певною швидкістю гази.  Вогнетривкість  –  здатність суміші не плавитись і не розм'якшуватись під впливом розплавленого металу.  …………………………………………… Непригарність   –  здатність суміші не вступати в хімічну взаємодію з металом, не сплавлятися з ним, не приварюватись до поверхні виливка.  Піддатливість  –  властивість суміші не чинити великого опору усадці металу при охолодженні виливка в формі. ………………………………………….. Газотвірність –  здатність формової суміші виділяти гази при нагріванні.

Відповідно до [] формові суміші для виливків зі сталі 12Х2Н4А використовуються наступні формові суміші :

а) облицювальна:

- пісок кварцовий ( до 50 %);

- вміст глинистої складової ( від 10 до 12 %);

- вологість ( до 5 %);

б) наповнювальна:

- пісок кварцовий ( до 8 % );

- вміст глинистої складової ( до 10% );

- вологість ( до 4 % ).

Стрижневу суміш використовують для виготовлення стрижнів. Головними складниками даної сумішші є пісок і зв’язувальна речовина

(синтетична смола, рідке скло тощо). …………………………………….. Зразковий склад стрижневої піщано-глинистої суміші, що вимагає теплової обробки:

- відпрацьована суміш (від 0 до 40 %) ;

- пісок кварцовий ( від 59,0 до 93 % );

- глина (від 1,0 до 7,0 %);

- сульфатно спиртова барда (0 до 2 %);

- обпилювання деревні ( від 4 до 5 % );

- вологість (від 4 до 5 %).

При виготовленні стрижневих сумішей добавка формувальної глини незабезпечує отримання належної міцності стрижнів, тому в суміші вводять інші зв’язуючі добавки, що мають більш високим значенням питомої міцності. Такі добавки називаються сполучними матеріалами. Сполучні матеріали повинні володіти наступними вимогами:

- при приготуванні формувальних і стрижневих сумішей рівномірно розподілятися по поверхні зерен формувального піску за певний час;

- забезпечувати пластичність суміші;

- забезпечувати швидке висихання стрижня і форми;

- забезпечувати піддатливість форми і стрижня;

- не знижувати вогнетривкість формувальної і стрижневий суміші;

- легко руйнуватися при вибивка форми;

- бути нешкідливими для оточуючих, дешевими і недефіцитних.