Формовочные смеси

Формовочные смеси подразделяют по роду заливаемого металла — на смеси для получения отливок из сталей, чугуна и цветных сплавов; по характеру использования — на единые, облицовочные и наполнительные; по состоянию формы перед заливкой— на смеси для форм, заливаемых во влажном и в сухом состояниях.

Облицовочную смесь, оформляющую рабочую поверхность формы и непосредственно контактирующую с расплавом, тщательно готовят из наиболее доброкачественных исходных формовочных материалов, образуя из нее облицовочный слой толщиной 15—30 мм. Остальной объем опоки заполняют наполнительной смесью, состоящей в основном из оборотной смеси с небольшими добавками свежих исходных материалов.

Наполнительная смесь значительно дешевле и проще в приготовлении, чем облицовочная. К ней предъявляются требования только по газопроницаемости и прочности, которые должны быть не ниже, чем у облицовочной смеси. Использование облицовочных и наполнительных смесей рационально в условиях мелкосерийного и единичного производства, особенно при изготовлении средних и крупных отливок.

Условия машинной формовки в серийном и массовом производстве определяют необходимость использования единых формовочных смесей. Такие смеси изготовляют из наиболее стабильных по составу и свойствам формовочных песков и прочносвязующих глин. В состав единой смеси входит до 15—20% свежих формовочных материалов.

При изготовлении форм, заливаемых во влажном состоянии (формовка по-сырому), используют формовочные смеси с содержанием глины не выше 14% и влажностью 3,5—5,5%. В смесях, предназначенных для изготовления форм, заливаемых в сухом состоянии (формовка по-сухому), содержание глины с целью повышения прочности может быть увеличено до 14—16% и более. Для улучшения пластичности и податливости этих смесей в них добавляют выгорающие добавки (торф, опилки). Для форм, подсушиваемых с рабочей поверхности, используют облицовочные смеси с быстросохнущими связующими: жидким стеклом, СП, СБ.

Стальные отливки изготовляют в сырых, сухих или химически твердеющих формах. Смеси (табл. 3.4) для таких форм должны обладать повышенной огнеупорностью и прочностью, так как температура заливки стали составляет более 1500°С. Для их изготовления используют кварцевые пески, в том числе и обогащенные, и прочносвязующую огнеупорную глину. С увеличением массы отливок увеличивают и зернистость песка с группы 016 (для изготовления мелких отливок) до 0315 (для изготовления массивных отливок). В целях предупреждения пригара, особенно при литье легированных сталей, применяют облицовочные смеси на основе высокоогнеупорных материалов (циркон и др.) либо окрашивают рабочую поверхность формы краской на их основе.

Формовочные смеси для чугунных отливок (см. табл. 3.4) изготовляют из менее огнеупорных мелко- и среднезернистых песков, так как температура заливки чугуна ниже, чем стали, и колеблется в зависимости от массы отливки и состава чугуна от 1240 до 1450°С. В качестве противопригарной добавки используют каменноугольную пыль или древесный пек, образующие при воздействии теплоты расплава газы, защищающие поверхность отливки от пригара. Для увеличения податливости сухих форм в состав смеси вводят древесные опилки, торфяную или асбестовую крошку.

Смеси (см. табл. 3.4) для отливок из цветных сплавов изготовляют из материалов, к которым не предъявляются высокие требования по огнеупорности, так как температура заливки медных сплавов не превышает 1200 °С, алюминиевых и магниевых сплавов 800 °С. Поэтому наряду с кварцевыми используют глинистые пески класса П.

Условия работы высокопроизводительных автоматических формовочных линий (АФЛ) определяют повышенные требования к качеству формовочных смесей (табл. 3.5). Последние должны обладать высокими и стабильными технологическими свойствами — текучестью, прочностью, газопроницаемостью. Так, прочность смесей при сжатии во влажном состоянии должна составлять 150—250 кПа. Единые формовочные смеси для АФЛ приготовляют из высококачественных обогащенных песков с содержанием глинистой составляющей не более 1 %. В качестве связующего используют высокопрочные бентонитовые глины. Для стабилизации влажности (содержания влаги) готовых форм, повышения прочности и пластичности в смесь вводят крахмалсодержащие добавки. Высокая текучесть достигается использованием смесей с пониженной влажностью (3—3,8%) и введением в них поверхностно-активных веществ в количестве 0,1—0,5%. В качестве противопригарной добавки используют гранулированную каменноугольную пыль.