Основными формовочными материалами являются наполнитель и связующее. Наполнителем чаще всего является формовочный песок.Зёрна песка составляют основу, каркас смеси. А связующее обволакивает зерна песка тонкой плёнкой, тем самым обеспечивая связь между зёрнами, а также придаёт прочность и пластичность. Остальные материалы относят к вспомогательным. Подобные материалы придают смеси различные технологические свойства, такие как малая пригораемость, малая прилипаемость, хорошая выбиваемость и т.д.
Смеси в общем случае можно классифицировать по влажности литейной формы (сухая или сырая), по месту в форме (облицовочная, наполнительная, единая), по назначению (формовочная, стержневая, вспомогательная) по материалу отливки (чугунные, стальные, или из цветных сплавов).
Качество формовочной смеси должно быть оптимальным, т.к. качество полученной отливки напрямую зависит от используемой смеси.
Итак, формовочная смесь должна удовлетворять следующим требованиям:
-Высокая огнеупорность;
-Минимальная газотворность;
-Отсутствие токсичности;
-Низкое содержание вредных примесей;
-Малая гигроскопичность;
-Термостойкость;
-Не должны вступать в реакцию с металлом;
-Оптимальна по соотношению цена/качество;
Следует также знать, что на практике формовочную смесь, после прохождения определенного цикла использования освежают, добавляя необходимые добавки в нужном количестве.
Основные технологические свойства формовочных смесей
-Газопроницаемость;
— Влажность;
-Прочность на сжатие;
-Уплотняемость;
-Прочность в зоне конденсации влаги;
-текучесть;
-Выбиваемость;
-Газотворность;
Зона конденсации влаги-слой сырой форм, имеющий значительно повышенный по сравнению с первоначальным значением уровень влажности и температуру. Образуется за счёт того, что при заливке металла в форму влага испаряется и затем конденсируется, что существенно снижает прочность формы и является причиной образования дефектов.
Классификация формовочных смесей
Правильный выбор формовочной смеси имеет большое значение т.к. очень большая доля брака при отливке детали возникает по вине исходных формовочных материалов. Существует множество типов формовочных смесей, однако к их выбору стоит подходить рационально, учитывая экономические, экологические, технологические параметры [1]. Согласно рис.3 формовочные смеси (ФС) можно классифицировать по типу связующего компонента: на глинистые и неглинистые связующие. К ФС на глинистых связующих относятся смеси с бентонитовыми и каолинитовыми глинами, которые можно объединить в единый тип – песчано-глинистые смеси(ПГС). Смеси на неглинистых связующих можно разделить на песчано-жидкостекольные смеси, песчано-смоляные, песчано-сульфитные, песчано-цементные и песчано-масляные.
Рис. 1 Классификация формовочных смесей
Песчано-цементные смеси применяют преимущественно при изготовлении крупных отливок в единичном производстве. Песчано-масляные смеси в основном применяют для изготовления стержней. Последние три типа смесей редко применяются в условиях серийного и массового производства. Песчано-жидкостекольные смеси (ЖС) широко применяются при единичном и серийном изготовлении форм и стержней. Одной из причин широкого использования является возможность упрочнения форм и стержней без теплового воздействия . Смеси на жидкостекольном связующем имеют относительно низкую стоимость, малую токсичность, не требуют выполнения сложных операций. Однако существуют несколько существенных недостатков. Среди них плохая выбиваемость и регенерируемость из-за повышенной спекаемости жидкого стекла с формовочным песком, а также ограниченное использование отработанной смеси из-за накопления в смесях оксида натрия, уменьшающего огнеупорность смеси . Формовочные смеси на ЖС и песчано-смоляные смеси, отверждаемые в холодной оснастке путём самоотвердения или продувкой газами можно объединить в единую группу холодно-твердеющих смесей (ХТС). Песчано-глинистые смеси- основой вид смесей, используемых в современных литейных цехах. Доля литья, получаемого в сырых ПГС-формах в России составляет более 60%. ПГС имеют высокую пластичность и формуемость, т.е. способны практически мгновенно принимать необходимую форму, в отличие от остальных смесей, которым необходимо пройти процесс отверждения . Сырые формы на основе ПГС прекрасно поддаются уплотнению под действием давления прессования. Основными критериями для смеси при машинной формовки являются прочность на сжатие при влажном состоянии, газопроницаемость, влажность, живучесть[8]. В подобных формовочных смесях используются бентонитовые и каолинитовые глины.
Вывод: ХТС и ПГС являются наиболее распространёнными в литейном производстве. Следовательно целесообразно привести сравнительную таблицу ПГС и ХТС. (Таблица 1)
Таблица 1 ─ Сравнительная таблица ПГС и ХТС
