Общие свойства формовочных и стержневых смесей
Подавляющее большинство смесей изготовляется с использованием отработанной смеси, т. е.смеси, выдержавшей ряд заливок сплавом. Если при применении смесей, содержащих только исходные материалы (песок, глина, связующие и т. п.), их свойства определяются свойствами этих материалов, режимом и способом приготовления смесей и точностью дозировки компонентов, то при использовании отработанных смесей свойства формовочных смесей зависят от качества оборотных смесей, которые очень нестабильны. В процессе нагрева смеси при ее тепловом взаимодействии с отливкой происходят шамотизация и потеря активности глины, растрескивание зерен песка, выгорание углеродсодержащих веществ. Поэтому возникает необходимость в контроле свойств смеси с целью определения и корректировки ее состава для стабилизации технологических и рабочих свойств.
К общим свойствам формовочных смесей относятся содержание глинистой составляющей, содержание активной и неактивной глины, общее содержание глины, потери при прокаливании, потери при прокаливании наполнителя после удаления глинистой составляющей, потери при прокаливании глинистой составляющей, содержание углерода, растворимого в бензоле, степень оолитизации смеси и pH смеси. Эти свойства определяются один раз в месяц (при крупносерийном производстве) или один раз в неделю (при индивидуальном и мелкосерийном производстве).
Содержание глинистой составляющей не характеризует способность смеси к упрочнению, так как среди частиц размером меньше 22 мкм кроме активных глинистых частиц, обладающих связующими свойствами, присутствует то или иное количество частиц шамотизированной, т. е. неактивной, глины, а также мелкие фракции углеродсодержащих и других веществ. Поэтому важным свойством смеси является содержание активной глины, т. е. части глинистой составляющей, содержащей собственно глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит и др.).
Содержание активной глины определяется по ГОСТ 23409.14-78. Метод основан на адсорбции метилена голубого из водного раствора смеси. Наряду с этим методом, требующим для анализа 2-2,5 ч, предложен ряд экспрессных методов, основанных на измерении электропроводности суспензий образцов смеси.
Неактивная часть глины - часть глинистой составляющей, которая потеряла свою связующую способность. Содержание неактивной глины определяется как разность между общим содержанием глины и содержанием активной глины. Содержание неактивной глины в смесях для стального литья должно быть на уровне 2,5-3 %, а для чугунного литья - 1,5-2 %.
В глинистую составляющую входят также выгорающие и термически разлагающиеся вещества. Их содержание определяется как потери при прокаливании смеси (ГОСТ 23409.18-78). Общее содержание глины Гобщ -совокупность всех глинистых частиц. Оно определяется как разность между содержанием глинистой составляющей ГС и потерями при прокаливании. Величина n = (Гобщ/ГС) * 100 % называется коэффициентом использования глины в смеси. В единых песчано-глинистых смесях оптимальное значение n около 80 %.
В результате термического воздействия может происходить укрупнение частиц выжигаемых веществ и спекание зерен наполнителя. Для характеристики этих процессов определяют потери при прокаливании наполнителя после удаления глинистой составляющей. Если эти потери велики, то необходимо освежение смеси песком.
По разнице потерь при прокаливании смеси и отмытого наполнителя определяют содержание летучих в глинистой составляющей. Оптимальное содержание летучих в смесях для чугунного литья не должно превышать 4 %, а для стального литья - 2%. При превышении этих значений необходимо освежение смеси активной глиной.
Содержание углерода, растворимого в бензоле, адекватно содержанию блестящего углерода (пироуглерода). Оно позволяет регулировать содержание углеродистых противопригарных веществ в смеси. В зависимости от требований к качеству поверхности отливки содержание этого углерода колеблется в пределах от 0,05 до 0,8 %. Чем выше требования к качеству поверхности, тем больше должно быть содержание углерода, растворимого в бензоле.
При циклическом термическом нагружении смеси происходит образование на поверхности зерен наполнителя шамотизированного слоя. Этот процесс называется оолитизацией смесей. Для отливок из серого чугуна степень оолитизации должна быть в пределах 10-24 %. При оолитизации понижается плотность смеси по сравнению с исходной.