Формовочные материалы (стр. 16 )

При полном замещении этоксильных групп реакция протекает по схеме

OC2H5 OH

Si OC2H5 + 4H2O Si OH + 4C2H5OH

OC2H5 OH

ОС2Н5 ОН

OH

nSi OH n(SiO2 × 2H2O).

OH Золь

ОН

В действительности степень гидролиза всегда меньше 100%, т. е. в состав мицелл входят и этоксильные группы. Гидролиз этилсиликата проводят раствором воды в спирте, ацетоне или эфироальде­гидной фракции, поскольку этилсиликат не растворяется в воде, а реакция гидролиза этилсиликата в воде может идти только на поверхности их раздела. Для ускорения гидролиза применяют катализатор – соляную кислоту (0,2–0,4%-й раствор).

На прочность оболочки, скорость твердения, склонность ее к трещинообразованию влияют состав раствора, количество воды, вид растворителя и технология гидролиза ЭТС. Практические исследования показали, что применением совмещенного метода гидролиза ЭТС и получением на его основе суспензии с пылевидным наполнителем можно повысить прочность оболочек в 2–2,5 раза. При интенсивном перемешивании связующий раствор можно получить без дополнительного растворителя, что позволяет уменьшить содержание SiO2 в растворе до 10–14% и увеличить прочность оболочки.

В последние годы для литья по выплавляемым моделям в качестве связующего применяют также кремнезоли. Кремнезоли-коллоид­ные дисперсии SiO2 в воде, стабилизированные гидроксидами щелочных металлов (0,25–0,65% NaOH по массе). Из групп кремнийорганических материалов в качестве связующих противопригарных красок применяют лаки КО-925, КО-921, КО-075, которые отличаются более высокой термостойкостью, чем органические полимеры.

6. Вспомогательные материалы

Кроме наполнителя и связующего, в состав формовочных и стер­ж­­невых смесей входят различные добавки, улучшающие их свойства.

К вспомогательным составам и материалам относятся припылы, разделительные смазки и полупостоянные покрытия для оснастки, клеи для ремонта и склейки стержней и форм, замазки для заделки дефектов форм, стержней и отливок, прокладочные жгуты (шнуры) для форм, фитили для образования вентиляционных каналов в стержнях, экзотермические смеси для элементов литейных прибылей с целью подогрева металла прибыли, теплоизоляционные материалы и составы, огнеупорные материалы для литейно-металлургического припаса (керамические элементы для литниковых систем, сетки для фильтрования металла, материалы для футеровки разливочных ковшей и т. п.). Кроме того, в составах формовочных и стержневых смесей используются многочисленные добавки для улучшения или достижения специальных свойств.

6.1. Припылы, разделительные смазки

В качестве припылов используются тонкодисперсные порошки серебристого графита, талька, ликоподия и др.

Графит кристаллический литейный (ГОСТ 5279–74) применяют для покрытия рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок сложной конфигурации с поверхностью повышенного качества; для получения красок, паст и в качестве припылов при получении отливок, не требующих высокого качества поверхности.

Тальк порошкообразный и микротальк (ГОСТ 21234–75,
ГОСТ 21235–75, марка ТП) – минерал 3Mg×4SiO2×H2O.

Сажа белая (ГОСТ 13797–84).

Эбонитовая пыль (ТУ38–105323–76).

Ликоподий – порошок из спор растения плауна. Не смачивается водой. В практике применяется искусственный ликоподий КС, представляющий собой мелкоизмельченный мрамор, плакированный стеарином. Припыливание ликоподием рекомендуется проводить из мешочка, нанося его тонким и ровным слоем.

Древесный уголь содержит не более 1,5% золы; влажность не выше 5%, объемная масса 0,3–0,4 г/см3. При просеивании через сито 016 остаток должен быть не более 5%.

Дисульфид молибдена (порошок МоS2), обладающий высокими антифрикционными свойствами. Позволяет использовать модели без уклона. Для удержания его на вертикальных поверхностях моделей рекомендуется выполнять поверхности слегка шероховатыми.

Разделительные смазки уменьшают прилипаемость смеси к оснастке и снижают ее износ. Разовые разделительные покрытия в виде суспензий серебристого графита в углеводородных или нефтяных растворителях обладают высокими антифрикционными свойствами, однако графит загрязняет модельную оснастку, скапливаясь в углублениях и углах моделей, и может служить источником науглероживания отливок и искажения размеров. Лучшие результаты обеспечиваются с помощью смазок, представляющих собой растворы олеиновой кислоты в нефтяных растворителях.

Некоторые составы разделительных смазок для оснастки приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Разделительные смазки для оснастки

Компоненты	Содержание компонентов в смазке, мас. доля, %	Область применения
1. Машинное масло	85–90	Формы ПГС по-сырому (для деревянной и метал­­лической оснастки)
Графит серебристый	10–15
2. Связующее КО	50–75
Осветительный керосин	25–50
3. Парафин	12–25	Формы и стержни ЖСС (на жидком стекле)
Дизельное топливо	75–88
4. Смесь мазута с керосином	1:1
5. Лигносульфонаты технические	10–30
Вода	55–85
Сульфонол	5–15

Окончание табл. 6.1

Компоненты	Содержание компонентов в смазке, мас. доля, %	Область применения
6. Дизельное топливо и керосин	80–90	Автоматические линии формовки по-сырому
Побочный продукт переработки нефти	10–20
7. Полиизобутиленовый каучук (М до 30000)	0,1–5,0	ХТС на смолах (стержни, формы), стержни по SO2-процессу
Бензин или керосин или уайт-спирит	95,0–99,9
8. Смазка СКТ-Р	3%-й раствор синтетического термостойкого каучука марки СКТ в уайт-спирите	Для нагреваемой (190–250°) оснастки (термостойкость покрытия 300°)

Полупостоянные покрытия защищают оснастку (в основном деревянную) от преждевременного износа и одновременно уменьшают прилипаемость смеси к оснастке. Примеры некоторых покрытий приводятся ниже.

1.  Нитроцеллюлозная эмаль НЦ 5123. Широко употребляемое пок­рытие. Его недостаток – невысокая влагостойкость.

2.  Нитроцеллюлозная эмаль НЦ 5123+3¸5% битумного лака. Введение битумного лака частично устраняет недостатки, свойственные эмали НЦ 5123.

3.  Покрытие состава, мас. ч.: эпоксидная смола ЭД-5100; дибутилфтолат 10–15; полиэтилен-полиамин 10–20; химически стойкий лак ХСЛ100. Применяется для металлической и деревянной оснастки при изготовлении стержней из ЖСС на жидком стекле и ферро-
хромовом шлаке. Срок службы деревянной оснастки повышается
в 2–3 раза. Отпадает необходимость в использовании разовых разделительных смазок.

4.  Покрытие состава, мас. доля, %: низкомолекулярный силоксановый каучук 37–41; бензин “калоша” 39–53; этилсиликат-40 8–18; отвердитель – аминосилан АГМ-9 или кубовые остатки его ректификации АБК-2 1,5–2,5. Износостойкость 30000 съемов. Прочность на истирание до 6 МПа.

6.2. Литейные клеи и замазки

Клеи предназначены для склеивания стержней. Клей должен обладать хорошей кроющей способностью при нанесении на склеиваемые поверхности, обеспечивать требуемую прочность склеивания, обладать минимальной гигроскопичностью. Некоторые составы клея для склеивания стержней приводятся ниже (в мас. долях, %).

1. Огнеупорная глина	– 50,
технические лигносульфонаты (r = 1,24¸1,25 г/см3)	– 50,
вода (сверх 100%)	– 20,
2. Огнеупорная глина	– 60,
декстрин	– 40,
вода (сверх 100%)	– 65,
3. Пылевидный кварц	– 50,
ЛСТ (r = 1,3 г/см3)	– 50,
4. Тальк	– 30¸36,
жидкое стекло (модуль 2,8¸3,0); (r = 1,49–1,51 г/см3)	– 57–62,
кальцинированная сода	– 2,8¸3,2,
асбест	– 1,7¸2,1,
вода	– 2,8–2,9.

Замазки применяются для заделки дефектов на поверхности стержней (швов, трещин, сколов) при их окончательной отделке. Замазки должны иметь хорошую пластичность после подсушки, не должны давать трещин и отслаиваться от стержней. При изготовлении форм и стержней из ХТС для заделки дефектов могут использоваться рабочие составы ХТС с предварительным нанесением на поврежденное место слоя смолы или жидкого стекла с применением крепящих шпилек.