Состав и назначение формовочных и стержневых смесей

Формовочные смеси применяют для изготовления форм, а стержне­вые смеси - для изготовления стержней. Они состоят кварцевого песка, огнеупорной глины и различных добавок.

Свойства формовочных материалов, применяемых для изготовления смесей, играют большую роль в получении качественной отливки. А сос­тав (стержневых и формовочных) смесей и предъявляемые к ним требо­вания в отношении пластичности, газопроницаемости, прочности, податливости и противопригарности зависят от веса отливок и состава заливаемого металла.

Основными материалами для изготовления формовочных смесей являются бывшая в употреблении формовочная смесь (горелая или оборотная) и свежие материалы, которые служат только для замены песчаных зерен, превратившихся в пыль, и для восполне­ния связующей способности глины.

Формовочные смеси по способу применения подразделяются на об­лицовочные, наполнительные и единые. Лицевой слой формы, непосредственно соприкасающийся с жидким металлом, делают из смеси большой прочности и приготовляют более тщательно. Такая смесь называ­ется облицовочной.Её составляют с использованием 30-50 % материалов. Остальную часть формы делают из другой смеси менее высококачественной и более дешевой. Эта смесь называется наполнительной. Она состоит из, оборот­ной смеси с добавкой 1-3 % песка для восстановления газопроницаемости глины и для повышения прочности. При массовом производ­стве Формы обычно изготовляют из однородной смеси, называемой единой. Она состоит из 90-95 % обратной смеси с добавкой песка и глины для её освежения.

Составы формовочной смеси различны для форм, подвергаемых перед заливкой сушке, и для форм, заливаемых всырую (табл.1). При из­готовлении формы с последующей их сушкой применяют формовочные смеси с 10 - 20 % глины. Для формовки всырую применяют формовоч­ные смеси, содержащие от 2 до 10 % глины.

Таблица 1 - Соотношение исходных материалов в формовочных смесях

Основой составляющей формовочной смеси является кварцевый песок, в котором содержание кремнезема для стального литья должно быть не менее 97%, для чугунного - 90-95% и цветного- 80-90%. В зависимости от содержания кремнезема, глинистой сос­тавляющей и вредных примесей все пески делятся на к в а р ц е в ы е (К)г л и н и с т ы е . К кварцевым пескам откосятся пески, содержащие не менее 90-97 % SiO2 и не более 2 % глинистой составляющей (ГОСТ 2138-56).Пески, содержащие глинистых веществ до 50 %, относятся к глинистым. Глинистые пески делятся на несколько классов: тощие Т (от 2 до10% глины), полужирные П ( от 10 до 20 % глины), жирные Ж ( от 20 до 30 % глины), очень жирные ОЖ ( от 30 до 50 % глины).

В зависимости от величины и формы зерен кварца пески делятся на несколько групп. Например, средний песок, относящийся по ГОСТ 2138-56 группе 02, состоит из зерен величиной 0,315; 0,2 и 0,16 мм. Для форм стального литья применяются кварцевые сред­ние и мелкие пески К02А, К016А. Для чугунного и цветного литья - полужирные пески П02А, П01бА. Размеры зерен 0,3150,2 и 0,16 им.

К категории глин относятся пески, содержащие свыше 50 % глинистой составляющей. Они представляют собой породы, состоящие из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов.

Огнеупорные глины придают формовочным смесям пластичность во влажном состоянии и повышенную прочность и газопроницаемость в сухом виде.

Стержневые смеси состоят в основном из квар­цевого песка с минимальным содержанием глинистых составляющих и связующих материалов.

Стержни во время заливки формы металлом находятся в менее благоприятных условиях, чем форма. В большинстве случаев стержни почти со всех сторон (за исключением знаков) окружены расплавленным металлом. Поэтому материал стержней должен обладать боль­шей, чем материал формы, газопроницаемостью, прочностью, податливостью, противопригарностью. Кроме того, стержни должны обладать, возможно, меньшей газотворностью, не должны быть гигроскопичными и легко выбиваться из затвердевшей отливки.

По составу стержневые смеси разделяют на песчано-глинистые и песчано-масляные. Песчано - глинистые смеси, содержащие 96-97 % кварцевого песка и 3-4 % глины, применяют в основном при изготовлении крупных стержней на каркасах. Песчано-масляные состоят ив кварцевого песка (100 %) с добавкой (1,5-3 % от общего веса) связующих веществ (крепителей).

В формовочные и стержневые смеси для увеличения газопрони­цаемости и пластичности добавляют опилки, каменноугольную пыль и другие добавки. В качестве связующих материалов используют олифу, растительные масла, древесный или торфяной пек, барду сульфитного щелока. Эти вещества повышают прочность формовочных и стержневых смесей.

В последние годы широко начали применяться быстротвердеющие смеси с добавкой жидкого стекла (табл.3). Формы и стержни из быстротвердещих смесей с жидким стеклом обеспечивают резкое улучшение качества поверхности отливок и устранение пригара.

В зависимости от требований, предъявляемых к формовочным смесям, для их изготовления используют различные марки жидкого стекла (ГОСТ 8264-56).Жидкое стекло марки А применяется, если смесь должна сохранять длительное время свои пластические свойства; марки В - когда необходимо быстрое затвердевание смеси. Во всех остальных случаях применяется жидкое стекло марки Б.

Для средних по весу отливок используют сухой мелкозернистый кварцевый песок марок КО16А, КО16Б, КО1А, а для мелких отливок - среднезернистый марки K025А (ГОСТ 2138- 56).

Формовочная глина (ГОСТ 3226-65) сушится, дробится, размалывается и просеиваемся через сито с ячейками 0,5-1мм. Отработанную смесь вводят для повышения прочности быстротвердеющей смеси во влажном состоянии,

Едкий натр (10-20 % -ный растворNaO2) повышает прочность смеси в сухом состоянии и сохраняет пластические свойства смесей в течение длительного времени.

Для облегчения выбивки стержней из отливок в состав смеси вводится до- 3 % боксита, размолотого до 0,5-1,0 мм. Чтобы умень­шить прилипаемостъ смеси к моделям и стержневым ящикам ,в состав ее добавляют до 0,5 % мазута.

При приготовлении быстротвердеющих смесей в бегуны загру­жают сначала песок, затем отработанную смесь, размолотую глину и боксит. Сухие материалы перемешивают в течение 2 мин, после чего последовательно вводят едкий натр, жидкое стекло и мазут. Продолжительность контролируется по достижению заданной прочности смеси во влажном состоянии. Чем продолжительнее перемешивание, тем выше прочность во влажном состоянии и ниже прочность смеси пос­ле затвердевания. Избыточная продолжительность перемешивания мо­жет вызвать полную потерю смесью пластических свойств.

При формовке модели, модельные плиты, модели литниковой систе­мы, выпоров и прибылей протирают керосином.

Готовую форму продувают углекислым газом С02.Углекислый газ, взаимодействуя с жидким стеклом, образует пленки геля кремниевой кислоты, которые способствуют упрочнению смесей.

Литниковая система

Литниковой системой называют каналы в литейной форме, служащие для подачи в нее расплавленного металла, а также для улавливания шлака, попадающего в форму вместе с металлом.

Рисунок 2. Литниковая система: 1- литниковая чаша, 2 – стояк, 3- шлакоуловитель, 4 - питатель

Литниковая система обычно состоит из следующих элементов: литниковой чаши, стояка, шлакоуловителя и питателя (рис.3). Литниковая чаша служит для уменьшения удара струи металла и отделения шлака. Стояк располагается вертикально и имеет форму усеченного конуса с сужением книзу. Из литниковой чаши металл через стояк поступает в шлакоу­ловитель, где шлак, удельный вес которого меньше, чем удельный вес металла, отстаивается, и очищенный металл через пита­тель, выполненный в виде щели, поступает в полость формы.

Литниковая чаша, стояк и шлакоуловитель располагаются в верхней опоке, а питатель - в нижней. Количество питателей и их расположение зависят от конфигураций и объема отливаемой детали. Помимо каналов литниковой системы на наиболее высоких местах отливки устанавливается выпор, предназначенный для интен­сивного отвода из полости литейной формы воздуха, паров и газов в момент заполнения ее расплавленным металлом, а также для контро­ля конца заливки металла в форму.

При производстве отливок из металлов, имеющих большую усадку (сталь, аллюминиевые сплавы), вместо выпоров ставят прибыли, назначение которых питать жидким металлом отливку в момент ее за­твердевания и тем самым предотвратить образование усадочных раковин в местах, застывающих в по­следнюю очередь.

Каналы литниковой системы: стояка, шлакоуловителя, питателей, выпоров и прибылей получаются при формовке их соответ­ствующих моделей.

Обеспечивая получение качест­венной отливки, литниковая систе­ма в то же время должна иметь наименьший объем и не ос­ложнять процесс формов­ки. Площадь поперечного сечения питателей зависит от веса отливки. Для отделения шлака от протекающего через литниковую систему металла необходимо, чтобы сумма сечений всех питателей была меньше сечения стояка, так как только при этом условии произойдет заполнение шлакоуловителя металлом и всплывание шлаковых включений. Так, например, для чугунного литья площади поперечных сечений питателя F_n ,шлакоуловителя F_ш и стояка F_ст имеют следующее соотношение: F_n :F_ш : F_ст = 1 : 1,15 : 1.25.

ХОД РАБОТЫ

1. Изготовить стержень (применяются готовые стержневые и формовочные смеси).

Для изготовления стержня цилиндрического сечения применяется стержневой ящик, состоящий из двух половинок, скрепленных ско­бой (рис.4). Правильность соединения половинок контролируется при помощи шипов. Применяются готовые стержневые и формовочные смеси.

Рисунок 4. Изготовление круглого стержня: 1 – стержневой ящик, 2 – центрирующие шипы, 3 – центрирующие втулки, 4 – готовый стержень, 5 – вентиляционные каналы, 6 – скобы, 7 – подмодельная плита.

1. Технология формовки стержня сле­дующая:

- собрать стержневой ящик и установить его на подмодельную плиту;

- наполнить стержневой смесью и уплотнить при помощи трамбов­ки;

-наколоть душником вентиляционные каналы;

- снять скобы и при легком постукивании отделить половинки ящика от стержня.

2. Изготовить литейную форму.

Технология изготовления литейной формы втулки следующая:

- установить на подмодедьную доску нижнюю опоку проушинами вниз, одну половину модели втулки плоскостью разъема вниз и мо­дели питателей (рис.5);

Рисунок 5. Технология формовки втулки: а – втулка, б - модель

- на модель нанести облицовочную формовочную смесь толщи­ной 20 - 30 мм после чего смесь уплотнить руками вокруг всей мо­дели. Остальной объем опоки заполнить наполнительной смесью;

- клиновым концом трамбовки уплотнить смесь сначала у стенок опоки, после добавления смеси выше края опоки уплотнить тупым концом трамбовки;

- удалить линейкой излишек смеси заподлицо с опокой и нако­лоть душником вентиляционные каналы (поз.1);

- перевернуть заформованную опоку на 180° разъемом вверх, установить по центрирующим шипам верхнюю половину модели и модель шлакоуловителя;

- посылать разъем формы тонким слоем сухого кварцевого пес­ка» установить по центрирующим штырям верхнюю опоку и модели стояка и выпоров;

- наполнить и уплотнить формовочную смесь в верхней опоке;

- удалить линейкой излишек смеси заподлицо с опокой (поз.2);

- прорезать вокруг стояка литниковую чашу и после легкого раскачивания удалить из верхней полуформы модели стояка и выпо­ров;

- наколоть душником вентиляционные каналы;

- снять верхнюю опоку и перевернуть на 180°разъемом вверх;

- на полуформы после легкого раскачивания извлечь половины моделей и модели питателя и шлакоуловителя (поз. 3 и 4);

- подправить нарушенные места формы и удалить осыпавшуюся смесь;

- покрыть внутренние полости формы краской или припылом и уложить в знаки нижней половины формы стержень (поз. 5);

- собрать форму для заливки металлом (поз.6).

3.Залить литейную форму расплавленным металлом.

4.После охлаждения формы извлечь отливку и выбить стержень.

Литература

1. Н.П. Дубинин и др. Технология металлов и других конструкционных материалов, М.,1969.

2. В.В. Архипов и др. Технология металлов, М. ,1968.

3. П.И. Полухин и др. Технология металлов, М., 1964.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: