Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Формовочные смеси для заливки форм по-сырому

05.11.2018

Технология изготовления отливок в сырых формах является основной в современном литейном производстве. Доля литья, полученного в сырых формах, в разных странах мира колеблется от 30 до 40 %. Применение литья в сырые формы обеспечивает относительно короткий производственный цикл, увеличивает производительность труда, снижает расход песка до 0,4 т на тонну литья. Ограничением области применения сырых форм является их прочность, исходя из которой максимальная масса изготовляемых чугунных отливок составляет 0,5 т, стальных отливок - 0,4 т. Сфера использования сырых форм может быть расширена за счет применения высокопрочных форм с пониженной влажностью и современных методов уплотнения, а также поверхностной подсушки форм.

Наиболее широко литье в сырые формы применяется в автомобилестроении и станкостроении для изготовления чугунных отливок массой до 100 кг.

Виды формовочных смесей. Для изготовления отливок в настоящее время в основном используются синтетические смеси на основе высококачественных исходных материалов. Различают облицовочные, наполнительные и единые смеси.

Облицовочные смеси применяются для изготовления ответственных отливок с повышенными требованиями к качеству поверхности. Они содержат 20-60 % свежих материалов (песок и глинистые добавки), 40-80 % отработанной, оборотной смеси и различные добавки для улучшения их свойств. Эти смеси используют для оформления рабочего слоя формы толщиной, примерно равной толщине стенки отливки, который непосредственно контактирует с заливаемым жидким металлом. Облицовочные смеси должны обладать низкой пригораемостью, малой пористостью, высокой поверхностной прочностью и относительно низкой газопроницаемостью.

Основная часть формы изготовляется из наполнительной смеси, для приготовления которой в основном используют оборотную смесь, периодически освежаемую добавками свежих материалов для поддержания на заданном уровне газопроницаемости и прочностных свойств.

В крупносерийном и массовом производстве при изготовлении отливок на автоматических и конвейерных линиях применяют единые смеси, основную долю которых (90-95 %) составляет оборотная смесь.

Основные компоненты смеси. Как и любые смеси, смеси для заливки по-сырому включают в себя наполнитель, связующие материалы и специальные добавки.

Основным наполнителем является отработанная, оборотная смесь, которую следует применять после соответствующей регенерации и кондиционирования. Рекомендуется использовать песок классов 1К, 2К, групп 016, 02 для мелкого литья и групп 02, 0315 - для крупного и среднего литья. При изготовлении отливок из легированных сталей в облицовочных смесях применяются также цирконовые, магнезитовые и другие наполнители. Для единых смесей, используемых на автоматических линиях, содержание глинистых веществ не должно превышать 1 %. Пески должны применяться с концентрированной зерновой основой.

Основное связующее для смесей сырых форм - бентонит. Подавляющее большинство отечественных бентонитов являются кальциевыми с содержанием монтмориллонита не более 75-90 %. Для применения в сырых песчаных формах кальциевые бентониты активизируют добавками соды (Na2CO3), вводимыми при помоле бентонита. Натриевые бентониты обеспечивают при 10 %-м содержании в смесях прочность на сжатие в сыром состоянии не ниже 0,15 МПа при долговечности смеси не ниже 75-80 %. Для опочной формовки на автоматических линиях прочность смесей на сжатие во влажном состоянии должна составлять 0,14-0,18 МПа, а для безопочной формовки - 0,20-0,22 МПа. Такая прочность обеспечивается при применении бентонитов прочносвязующей группы (ГОСТ 3226-77).

Для улучшения качества отливок и снижения расхода бентонита в единые формовочные смеси вводят поверхностно-активные вещества и понизители вязкости в количестве 0,1-0,5 % (ДС-РАС, контакт Петрова, нитролигнин, КО, УСК и т. п.). Бентонит целесообразно вводить в смесь в виде суспензии (20 % бентонита, 5 % угля, 1 % крахмалита).

В качестве противопригарной добавки в песчано-глинистые смеси вводят каменноугольную пыль в количестве до 8 %. Это предотвращает образование пригара на отливках массой до 80-150 кг при толщине их стенок 15-30 мм. Увеличение содержания угля сверх 8 % снижает физико-механические свойства смеси. Уголь целесообразно вводить в виде глиноугольных суспензий.

Для замены угля используют продукты переработки нефти (мазут, древесный пек, растворы битумов). В качестве эффективной противопригарной добавки применяют водный раствор хлорида кальция (около 1,4 %).

В песчано-бентонитовых смесях для стабилизации влажности, уменьшения склонности к образованию ужимин, снижения осыпаемости используют добавки крахмалита (до 0,5 %). Добавки крахмалита или экструзионного крахмалореагента позволяют снизить деформацию смеси в зоне конденсации влаги.

Для повышения пластических свойств в смеси добавляют также декстрин, патоку и древесную муку.

Регулирование свойств смесей. На физико-механические, технологические свойства смесей существенное влияние оказывают их влажность W и глиносодержание Г. Наилучшее сочетание свойств обеспечивается при оптимальном содержании влаги, обычно составляющем 4-5 %. Необходимое содержание влаги возрастает с увеличением глиносодержания и при применении мелкозернистых песков с шероховатыми зернами. Колебание содержания влаги может приводить к значительным колебаниям свойств смеси. Чем больше в смеси содержится мелких частиц, тем выше должна быть влажность и тем сильнее ее колебания влияют на свойства смеси. На 1 % мелких частиц дополнительно расходуется около 0,3 % воды. При содержании мелких частиц выше 9-11 % резко увеличивается пригар и склонность к образованию ужимин. В процессе работы в оборотной смеси возрастает количество мелких частиц. Поэтому ее приходится освежать, вводя бентонит и песок.

Для нахождения количества освежающих добавок бентонита и песка для поддержания прочности на сжатие в сыром состоянии на уровне 0,2 МПа в зависимости от содержания в смеси мелких частиц и отношения массы отливки к массе смеси, определяющего термическую нагрузку на форму, X. Левелинком предложена номограмма, приведенная на рис. 5.40.

На шкале «Мелкие фракции, %» показано процентное содержание неорганической доли (глинистых частиц) мелких частиц. Общее содержание мелкой фракции кроме неорганической доли включает в себя мелкие органические добавки (например, каменноугольную пыль) и продукты их разложения. Содержание этих органических частиц в первом приближении можно оценить как 50 % от потерь при прокаливании.

На номограмме приведен пример определения количества освежающих добавок для следующих условий: отношение массы отливки к массе смеси 1/6, потери при прокаливании 7 % и содержание мелких частиц 14,5%. Содержание глинистых частиц составляет 14,5-7*0,5 = 11% (3,5 % приходится на органические частицы). По отношению масс отливки и смеси 1/6 и содержанию глинистых частиц 11 % по номограмме находим требуемое освежение по бентониту - 0,45 % и песку -2%.

Приготовление смесей необходимо осуществлять в Катковых смесителях (бегунах), в которых сочетается смешивание и перетирание компонентов смеси при чередующемся уплотнении катками и рыхлении плужками. Качество смеси зависит от продолжительности перемешивания. Характер изменения прочности смеси на сжатие во влажном состоянии от времени перемешивания показан на рис. 5.41. Видно, что значения прочности, начиная с некоторой продолжительности перемешивания (5-10 мин), стабилизируются. Аналогично изменяются газопроницаемость и влажность смеси.

Готовность смеси можно проверить, проводя последовательный контроль ее прочности и влажности. Если после 5 мин дополнительного перемешивания прочность смеси увеличится не более чем на 10-15 %, а влажность - не более чем на 0,2-0,8 %, то длительность перемешивания достаточна для стабилизации ее свойств.

Влажность смеси существенно влияет не только на ее прочность и газопроницаемость, но и на формуемость, текучесть и уплотняемость, поэтому оптимизацию содержания влаги часто проводят для обеспечения требуемого уровня формуемости (70-80 % по ГОСТ 23409.15-78). В применяемых схемах автоматического управления качеством смесей регулирование содержания влаги осуществляется по заданному индексу формуемости, а содержание бентонита - по заданному уровню прочности на сжатие в сыром состоянии.

Определение составов смесей для современных способов изготовления форм осуществляется с учетом обеспечения необходимых технологических свойств при соответствующих способах уплотнения смесей.

Выбор составов смесей. Типовые составы смесей для формовки по-сырому. Выбор состава смеси для данного типа сплава определяется способом формовки, размерами и конфигурацией отливки, требованиями к отливке, условиями производства.

Для мелких отливок применяют мелкозернистые пески с минимальным содержанием органических добавок. Содержание бентонита в смесях (5-7 %) зависит от их необходимой прочности. Для мелких отливок прочность единой смеси на сжатие 50-80 кПа.

В смесях для средних и крупных отливок используют среднезернистые наполнители. Поверхностная прочность и стойкость к осыпанию повышаются добавками декстрина или ЛCT в количестве 0,5-1,5 %. Влажность смесей 3,5-4,5 %. Прочность облицовочных смесей должна быть не менее 90 кПа, а наполнительных - не ниже 70 кПа.

В смесях для цветного литья применяют мелкозернистые пески, очень часто с повышенным содержанием глинистой составляющей. В смеси для магниевого литья добавляют присадки для предотвращения возгорания сплава (фтористые присадки, сера и т. д.).

При выборе смесей на основе приведенных в табл. 5.20-5.24 типовых составов следует учитывать принятое технологическое оборудование для изготовления форм, метод уплотнения смеси, тип сплава, толщину стенки, массу отливки и характер производства.





В условиях единичного и мелкосерийного производства без применения операций, связанных с динамическими нагрузками, достаточна прочность на сжатие в сыром состоянии 0,06-0,07 МПа. При изготовлении форм на автоматических и высокомеханизированных линиях осж в сыром состоянии должна быть на уровне 0,15-0,20 МПа.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: