Составы формовочных и стержневых смесей 





Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Составы формовочных и стержневых смесей



 

Многообразие составов смесей и красок, применяемых в литье, обус­ловлено различным уровнем требований по качеству литых изделий.

Наиболее дешевыми являются естественные песчано-глинистые сме­си, но если из них можно изготовить отливки, которые будут эксплуатиро­ваться в легких условиях, то невозможно изготовить отливки для авиа-, авто-, атомного машиностроения.

Песчано-глинистые искусственные смеси на обогащенных песках, вы­сокосортных бентонитах, со специальными добавками уже на порядок до­роже естественных и выше качеством. Но и их применение ограничивается массой, сложностью отливок. Поэтому кроме ПГС используют жидкостекольные, смоляные, сульфитные, масляные, фосфатные и другие смеси. Такие смеси применяются в основном в качестве стержневых, облицовочных; реже в качестве единых и никогда – наполнительных. Смоляные смеси имеют самые высокие технологические свойства, но они дорогие и токсич­ные. Жидкостекольные смеси обладают меньшей податливостью и худшей выбиваемостью, чем смоляные, но они дешевле и безвреднее. В настоящее время им часто отдают предпочтение, так как появились новые процессы формообра­зования, позволяющие улучшить их свойства: ПСС-, ЖСС-процесс (пластические и жидкие самотвердеющие смеси). Суль­фитные смеси на основе лигносульфонатов являются дешевыми, безвред­ными и при изготовлении легких, не очень сложных отливок могут полно­ценно заменить горячетвердеющие (ГТС) и холоднотвердеющие (ХТС) смоляные смеси. Фосфатные смеси усту­пают по свойствам смоляным смесям, но во многих случаях заменяют их.

При выборе состава смеси для формы и стержня учитывают следую­щие факторы: смеси должны обеспечить требуемое качество отливки, быть дешевыми, недефицитными, безвредными.

 

Песчано-глинистые смеси

 

Песчано-глинистые смеси наиболее распространены в литей­ном производстве, используется их более 60 % от всего объема формо­вочных смесей. Смесь по физическому состоянию может быть только плас­тичной, использоваться без отверждения (при формовке по-сырому) и пос­ле теплового твердения (при формовке по-сухому). Смесь может быть изго­товлена на основе только свежих материалов или на основе горелой земли с добавлением свежих материалов.

Получение форм из сырых ПГС экономически выгодно, так как сокращается время изготовления отливок, не требуется дополнительного оборудования для сушки форм, однако из-за малой прочности сырых ПГС их невозможно использовать для изготовления средних и крупных отливок. Поэтому формовкой по-сырому поулчают в основном мелкие и средние отливки (~ до 1 000 кг).

ПГС используются в качестве облицовочных, единых и наполнительных формовочных смесей для литья стальных, чугунных и цветных отливок.

 

ПГС для стального литья

Для изготовления стальных отливок ПГС применяются в основном на обогащенных или кварцевых песках с введе­нием глинистых связующих (табл. 37). Пески используются средние и мелкие (0,2 и 0,16), однако для крупного литья применяют и крупный песок (0,315), но форму тогда окрашивают краской для снижения шероховатости поверх­ности отливки. При изготовлении отливок из легированных сталей используют бо­лее теплопроводные и химически стойкие огнеупорные наполнители: циркон, магнезит, хромомагнезит и др.

Единые смеси ПГС для стального литья в настоящее время использу­ются редко, так как они имеют повышенную склонность к образованию засоров в облицовках, которые ухудшают качество поверхности отливок. Единые смеси ПГС должны иметь сырую прочность на сжатие не ниже 40–60 кПа. Для мелкого и среднего стального литья в облицовочной ПГС возможно использование отработанной смеси.

Облицовочная смесь должна иметь сырую прочность на сжатие не ни­же 80–120 кПа, и в качестве глинистого связующего в основном применя­ют бентонит в количестве 7–9 %. Во влажных формах с песчано-бентонитовой облицовкой можно получать ответственные отливки массой до 1 000 кг со стенками толщиной 20 мм и более. Влажность смеси выбирается, исходя из зависимости прочности и газопроницаемости смеси от влаж­ности, то есть с оптимальными свойствами (рис. 30).

Для крупных отливок массой более 1 000 кг формы из ПГС изготавли­вают по-сухому. Чем больше масса отливки, тем дольше форма находится под воздействием высоких температур и тем больше вероятность образования пригара. Значит, в исходных материалах должно содержаться минимальное количество легкоплавких примесей.

Для изготовления отливок массой от 5 000 до 10 000 кг смесь готовят только из свежих материалов, а для отливок массой более 10 000 кг вводят 20–30 % пылевидного кварца для повышения противопригарных свойств смеси.

Бентонитовые глины из-за низкого их содержания в смеси не обеспечивают достаточной прочности после сушки, к тому же они менее огнеупорны, чем каолиновые глины. Поэтому при формовке по-сухому в ПГС используют от 10 до 20 % каолиновой глины в зависимости от требуемой прочности (σW – не менее 60 кПа, σсух – до 1 000 кПа).


Таблица 37

Состав и свойства песчано-глинистых формовочных смесей для стального литья

 

Назначение смеси Толщина стенки отливки, мм Свойства смеси Содержание компонентов в смеси, мас. %
Группа формовочного песка (по ГОСТ 2138-91) Общее глиносодержание смеси, % Газопроницаемость, усл.ед. Предел прочности на сжатие влажных образцов, ×105 Па Влажность, % Оборотная смесь Кварцевый песок Глина ЛСТ
Облицовочная по-сырому при массе отливок, кг:                    
< 100 016, 02 8–10 80–120 0,3–0,5 3,5–4,0 80–40 16,5–53,0 3,0–6,0  
100–500 10–12 100–120 0,4–0,5 4,0–5,0 75–40 20,5–51,5 4,0–8,0 < 0,5
> 500 02, 03 11–12 100–130 0,5–0,7 4,5–5,5 60–40 33,5–51,0 6,0–8,5  
Единая по-сырому при массе отливок до 100 кг 016, 02 8–10 80–100 0,3–0,7 3,4–4,5 92–90 6,5–8,0 1,0–1,5 0,5–1,0
Облицовочная по-сухому при массе отливок, кг:                    
< 500 12–14 70–100 0,5–0,7 (на разрыв сухих образцов 0,8–1,2) 5,0–7,0 80–40 15,5–50,5 4,0–9,0 < 0,5
> 500 02, 03 12–14 100–120 0,5–0,8 (на разрыв сухих образцов 1,0–1,5) 5,0–8,0 60–40 33,0–49,5 6,5–9,0 0,5–1,0
> 1 000 12–15 > 160 0,55–0,65 6,0–7,0
10 000–30 000 12–15 > 160 0,55–0,65 6,0–7,0
Единая для отливок, склонных к горячим трещинам 02, 03 12–14 70–100 0,35–0,60 5,0–7,0 80–40 (древесные опилки 2–4) 12,5–45,5 4,0–9,0 1,5–2,4


Рис. 30. Зависимость прочности sW и газопроницаемости ГW песчано-глинистых смесей от влажности W

 

Для повышения газопроницаемости сухих форм в ПГС вводят добавки опилок, ЛСТ в количестве 2–4 %. Опилки добавляют для предотвращения образования трещин в отливках, а ЛСТ – для повышения поверхностной прочности форм.

Сухая прочность ПГС зависит от влажности смеси до сушки, то есть вла­ги в смеси должно быть достаточно, чтобы сформировались прочные гли­нистые обмазки на зернах песка и межзерновые мостики, которые будут определять сухую прочность.

Сухая прочность ПГС зависит также и от температуры сушки, так как каждый вид добавки и тип глины требуют определенных режимов сушки. Например, при нагревании до 500 °С ПГС без добавок (20 % каолина) прочность сначала повышается, но снижается уже после 300–500 °С, а смесь с добавкой ЛСТ резко теряет прочность уже после 100 °С.

 

ПГС для чугунного литья

В чугунолитейных цехах используются ПГС для формовки по-сырому и по-сухому. В сырых формах получают в основном мелкие отливки, в сухих – средние и крупные (табл. 38). Применяются также единые, облицовочные и наполнительные смеси.

В массовом производстве с высокомеханизированным смесеприготовительным отделением рекомендуется использовать единые ПГС для формовки по-сырому для мелких и средних отливок (от 20 до 1 000 кг). Таким образом изготовляют детали автомобилей, тракторов, швейных машин, станков и т.д., к которым предъявляются высокие требования по качеству и чистоте поверхности. При изготовлении таких отливок на автоматизированных формовочно-заливочных линиях используют в основном единые ПГС.

Единую смесь приготовляют из отработанной смеси с добавлением свежих материалов после каждой заливки. Замена глины бентонитом резко улучшает свойства смесей и качество отливок; для упрочнения вводят ЛСТ или крахмалит (до 2 %), как противопригарную добавку вводят каменно­угольную пыль или гранулированный уголь, мазут в количестве 0,5–1,5 %. Дня улучшения газопроницаемости и податливости смеси вводят древесные опилки, торф, асбестовую крошку.


Таблица 38

 

Состав и свойства песчано-глинистых формовочных смесей для чугунного литья

Состояние форм Характеристики отливок Свойства смеси Содержание компонентов в смеси, мас. %
Облицовочная смесь Единая смесь
Масса, кг Толщина стенки, мм Группа формовочного песка (по ГОСТ 2138-91) Общее глиносодержание, % Газопроницаемость, усл.ед. Предел прочности на сжатие влажных образцов, ´105, Па Влажность, % Оборотная смесь Свежие материалы Каменно- угольная пыль Древесные опилки Оборотная смесь Свежие материалы Каменно- угольная пыль
Формовка по-сырому < 20 < 10 8–10 25–35 0,30–0,50 4,0–5,5 78–59 20–38 2–3 96,5–94,5 3–5 0,5
> 10 30–50 4,0–5,0
20–200 < 25 40–60 4,0–5,5 75–45 22–51 3–4 94,3–92,3 5–7 0,7
> 25 50–70 21–50 4–5 93,2–89,2 6–10 0,8
200–1 000 < 40 9–11 60–80 0,40–0,60 4,5–6,0 70–40 26–55 91,0–86,0 8–12 1,0–1,2
> 40 02, 03 10–12 70–100 0,45–0,70 4,5–6,5 25–52 5–8 88,8–83,5 10–12 1,2–1,5
1 000–15 000 < 50 11–13 100–130 0,50–0,80 5,0–7,0 60–40 34–52 6–8
> 50 12–14 0,60–0,80
Формовка по-сухому < 100 60–80 0,50–0,80 6,0–7,0 70–40 27–57 0,3
> 100 12–16 80–100 6,0–8,0 60–35 37–62
< 2 000 < 30 03, 02 12–14 0,50–0,65 7,0–8,0 60–50 28–40 10–12
2 000–15 000 < 50 14–16 0,65–0,80 50–40 38–50
10 000–30 000 < 60 На разрыв в сухом состоянии 1,5–2,5 12–16 Песок 47 Глина 20
10 000–50 000 > 60 Песок 43–42 Глина 20 Кокс 4–5

 

П р и м е ч а н и е. Две последние смеси применяются для кирпичной кладки форм и стержней.


Облицовочные смеси отличаются от единых повышенным содержани­ем свежих материалов (песка и глины), камен­ного угля (до 10 %) и упрочняющих добавок, как ЛСТ (1–2 %), древес­ный пек (2–3 %), связующих СП, КТ, КВ, СБ. Наполнительная смесь при­готовляется из отработанной смеси с добавкой 5–10 % свежей смеси.

Требования к химическому составу песков не такие жесткие, так как
температура заливки чугунов ниже, чем сталей, поэтому кроме кварцевых
песков, применяемых для ответственных отливок, могут использоваться
пески глинистые (тощие и полужирные). Для мелкого литья применяют
мелкозернистые пески фракции 0,1; 0,16; для среднего – 0,16; 0,2; для крупно­го и очень крупного – 0,315; 0,4.

Прочность смесей в сыром состоянии немного ниже (например, для облицовочных – 70–90 кПа), что означает и более меньший расход бентонита (5–6 %) или каолина.

 

ПГС для цветного литья

Температура заливки медных сплавов не превышает 1 100 °С, алюминиевых – 800 °С, поэтому огнеупорность смесей для цветных сплавов может быть ниже, чем для стали и чугуна.

К отливкам из цветных сплавов обычно предъявляют требования по чистоте поверхности, поэтому для них целесообразно использовать смеси с большим содержанием горелой земли (так как зерна растрескиваются и ста­новятся мельче, чем в свежей смеси) или мелкозернистые пески фракции 0,1 и мельче. Можно добавлять до 40 % пылевидного кварца.

Для магниевых сплавов в смеси должно быть минимальное содержа­ние воды, так как она способствует их окислению, и минимальное содержание примесей, многие из которых химически активны по отношению к магние­вым сплавам. Поэтому в смеси обычно используют кварцевые пески с до­бавкой 2–4 % бентонита при минимальной влажности. Возгорание магния предотвращают введением в смесь фтористых присадок либо серы (3–5 %) и борной кислоты (до 1 %). В качестве противопригарной добавки для мед­ных сплавов в смесь вводят мазут (табл. 39–40).

 





Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 1974; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.144.55.253 (0.009 с.)