Исходные основные и вспомогательные формовочные материалы
Формовочные пески. Для приготовления формовочных и стержневых смесей применяют главным образом кварцевые пески, основу которых составляет кремнезем (SiO2), имеющий температуру плавления 1713°С. Они огнеупорны, обладают высокой прочностью и твердостью, широко распространены в природе, дешевы. В состав кварцевых песков входят также полевой шпат и слюда, содержащие оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, а также оксиды и гидраты оксидов железа. Эти примеси снижают огнеупорность кварцевого песка, увеличивая возможность образования пригара на отливках.
В состав кварцевых песков входит и глинистая составляющая. Пески, содержащие до 2% глины, называют кварцевыми, а содержащие от 2 до 50% — глинистыми.
Недостатком кварца является способность его при нагреве претерпевать полиморфные превращения, в результате которых изменяется структура зерен кварца, что сопровождается значительным изменением объема зерен и приводит к постепенному их разрушению и увеличению содержания в песке пылевидных частиц.
По ГОСТ 2138—84 формовочные пески подразделяют на классы и группы. Класс песка определяется его химическим составом — содержанием SiO2, глинистой составляющей и вредных примесей (табл. 3.1), группа песка — размерами его зерен (табл. 3.2).
При изготовлении форм и стержней используют пески определенного гранулометрического состав а, под которым понимают распределение частиц формовочного песка по размерам. Определение гранулометрического состава песка производят просеиванием его на специальном приборе с набором из калиброванных сит (см. 3.6). Песок, оставшийся в наибольшем количестве на трех смежных ситах, называется основной зерновой фракцией (см. табл. 3.2). По номеру среднего из трех сит обозначают группу песка.
Пески подразделяют на две категории А и Б. Пески с большим остатком на крайнем верхнем сите, чем на крайнем нижнем, относят к категории А, с большим остатком на крайнем нижнем — к категории Б. В марке формовочного песка на первом месте указывают класс песка, на втором — группу, на третьем — категорию Например, маркой 1К02А обозначают кварцевый песок 1-го класса средней зернистости, группы 02, категории А. Различают природные и обогащенные формовочные пески (см. табл. 3.1). Обогащенные пески получают из природных, подвергая их специальной обработке для уменьшения содержания глинистой составляющей и вредных примесей.
Кварцевые пески классов 1K—4К используют для изготовления стержней, а также форм при получении отливок из стали и чугуна. Тощие и полужирные пески применяют для изготовления форм при производстве отливок из цветных сплавов и мелких чугунных отливок. Обогащенные кварцевые пески используют для получения форм и стержней, отверждаемых в горячей и холодной оснастке, так как глинистая составляющая и вредные примеси в таких смесях резко снижают скорость отверждения и прочностные свойства форм и стержней.
В целях снижения опасности образования пригара при получении крупных стальных отливок или отливок из легированных сталей взамен кварцевого песка используют высокоогнеупорные материалы, химически инертные к заливаемому сплаву и не имеющие полиморфных превращений при нагреве. К таким материалам относят хромистый железняк, циркон, магнезит, хромомагнезит.