Формовочные материалы (стр. 17 )

При изготовлении отливок из чугуна и медных сплавов при-
меняют замазку, состоящую из кварцевого песка (средний размер зерна 0063) – 65%, серебристого графита – 25%, глины каолинито-
вой – 15%. После перемешивания на 1 кг состава добавляют 0,3 л воды; для повышения пластичности иногда добавляют 0,5% мыльного порошка.

При изготовлении стержней для стальных отливок применяют замазку из каолинитовой глины – 40%, пылевидного кварца – 30%, кварцевого песка – 30%. Полученную массу перемешивают с 2% ЛСТ (плотностью 1,3 г/см3) и водой – 13%.

При изготовлении стержней для отливок из алюминиевых сплавов применяют замазку из талька – 63–70%, кварцевого песка (средний размер зерна 01) – 36–38%, декстрина – 1–2%; сверх 100% добавляют ЛСТ – 1–2% (плотностью 1,3 г/см3) и воды – 30–40%. Для магниевых отливок в замазки добавляют 3–6% борной кислоты в качестве защитной присадки.

6.3. Прокладочные жгуты и стержневые фитили

Прокладочные жгуты служат для уплотнения разъемов при сборке форм, а также знаков стержней и литниковых чаш. Жгуты должны обладать хорошей пластичностью, достаточной прочностью на растяжение (0,004–0,005 МПа) и противостоять воздействию жидкого металла. В литейных цехах применяются прокладочные жгуты следующих составов.

1. Молотый асбест 60-80%, битум нефтяной (БН-П) 10–20%, минеральное масло 10–20%.

2. Молотая глина 50%, битум нефтяной (БН-П) 25%, вода 25%.

3. Молотая глина 10–15%, кварцевый песок 85–90%, вода (сверх 100%) 20–25%.

4. Бентонит 35–40%, тальк 10–12%, жидкое стекло (плотностью 1,34–1,36 г/см3) 48–55%.

Расход жгута составляет 2,5–4,0 кг/т годных отливок. Достигаемое снижение массы заливов при применении жгутов составляет
6–12 кг/т годных отливок.

С применением жгутов взамен промазки огнеупорной глиной толщина заливов по знаковым частям и ладу формы сокращается
на 40–50%; выход годного литья для средних отливок повышается на 1%, для крупных – на 0,3%.

Стержневые фитили облегчают газоотвод из стержней в процессе заливки металла.

Для стержней, высушиваемых при температуре 220°С и выше при­меняются жгуты следующего состава: битум № 5 80%, пара-
фин 15%, петролатум 5%.

Для стержней, высушиваемых при температуре ниже 220°С: битум № 3 80%, парафин желтый 20%.

Для стержней из песчано-смоляных ХТС рекомендуется применять капроновые шнуры, представляющие собой упругую трубку диаметром 7 мм из капроновых моноволокон и хлопчатобумажных нитей, которую размещают в стержне в процессе подачи смеси в стержневой ящик.

6.4. Экзотермические смеси
и теплоизоляционные материалы

Экзотермические смеси используют для обогрева прибылей с целью повышения эффективности питания отливок, сокращения массы прибыли и повышения выхода годных отливок.

Источником выделяющейся теплоты служит реакция окисления алюминия (в виде порошка, стружки или крупки) или кремния (в составе ферросилиция, силикокальция и др.).

2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe + 873,6 Дж.

4Al + 3O3 = 2Al2O3 + 1675,8 Дж.

3Si + 2Fe2O3 = 3SiO2 + 4Fe + 1381,8 Дж.

Составы экзотермических смесей включают следующие пять групп компонентов:

-  окисляемые компоненты (алюминий, ферросилиций, силикокальций и др.);

-  окислители (железорудные молотые концентраты, железная окалина, концентраты марганцевых и хромитовых руд, натриевая и калиевая селитра и др.);

-  катализаторы, снижающие температуру воспламенения термитной смеси (фториды щелочных металлов, криолит);

-  наполнители (кварцевый песок, шамотный порошок и др.);

-  связующие (огнеупорная глина, жидкое стекло, ЛСТ, декстрин, синтетические смолы и др.).

Основные требования, предъявляемые к экзотермическим смесям: низкая температура воспламенения; стабильное горение смеси с небольшой скоростью; отсутствие обильного газовыделения при сгорании смеси; отсутствие пироэффекта; хорошая формуемость и прочность; отсутствие механического пригара и деформаций; применение недефицитных и недорогих материалов.

Расход экзотермической смеси на 1 т годных отливок составляет 60–70 кг. Масса прибыли снижается в 2,5–4 раза (по сравнению с
необогреваемыми прибылями), выход годных отливок возрастает
до 75–80%.

Примеры составов экзотермических смесей, в мас. долях, %:

-  для стальных отливок: алюминиевый порошок 23, оксид железа 12, марганцевая руда 4, криолит 6, огнеупорная глина 10, декстрин 4, шамот порошкообразный 41;

-  для отливок из серого и высокопрочного чугуна: алюминие-
вый порошок 15–20, оксид железа 8–16, криолит 2–4, огнеупорная глина 7–10, декстрин 4–6, шамот порошкообразный до 100%, син­тетическая смола 4,5–5,5;

-  для отливок из медных и алюминиевых сплавов: алюминиево-магниевая крупка (3,5–15% MgO) –-18,5, марганцевая руда 40–52, фтористый натрий 0,5–1,5, натриевая селитра 0,5–6,0, огнеупорная глина 4,0–6,5, жидкое стекло 4–6, кварцевый песок 10–25.

Теплоизоляционные материалы и смеси используют в виде пластин, втулок, для облицовки литейных прибылей с целью ограничения потерь тепла жидкого металла в прибыли и увеличения длительности ее работы, а также в качестве засыпок на зеркало металла в ковшах, открытых прибылях и в изложницах при получении слитков с целью снижения теплопроводности через зеркало металла.

К теплоизоляционным материалам, применяемым в литейном производстве, относят аглопоритовый песок (кремнистые опаловые породы с примесями глинистых и песчаных материалов), диатомит (осадочная порода из раковин диамитовых водорослей), трепел (пористая опаловая осадочная горная порода), вспученный перлит (зернистый пористый материал, получаемый путем термической обработки измельченных металлических пород), керамзит (песок и гравий), отходы слюды, вспученный вермикулит, кремнеземистое волокно, базальтовое волокно, высокоглиноземистую вату и др.

Наибольшее применение в технологических процессах литейного производства в качестве теплоизоляционного материала находит вспученный перлит как наиболее доступный, дешевый и технологичный материал.

6.5. Добавки специального назначения

Добавки для улучшения свойств смесей на стадии формовки и отверждения.

1.  Добавки, снижающие внутреннее трение между частицами песка и улучшающие реологические характеристики смесей (сыпучесть, подвижность, формуемость, уплотняемость). К таким добавкам относятся поверхностно активные вещества (ПАВ), в частности, алкиларилсульфонаты (РАС, КЧНР, НБ, НЧЛ и др.).

Рафинированный алкиларилсульфонат (РАС) на основе сульфокислот керосиновых фракций представляет собой натриевые соли нефтяных сульфокислот.

Смачиватель НБ – натриевая соль сульфированного продукта конденсации нафталина с бутиловым спиртом (бутилнафталинсульфонат натрия).

НЧК – 25%-й раствор аммонийных солей нефтяных сульфокислот нейтральной или слабощелочной реакции.

КЧНР – контакт черный нейтрализованный рафинированный на основе натриевых солей алкилароматических кислот, представляющий собой водный раствор кислого нефтяного гудрона, нейтрализо­ванный и рафинированный от масел, смол и сульфата натрия.

При введении ПАВ в смеси в количествах до 0,1% улучшается сыпучесть смесей, что особенно важно при пескодувном и пескострельном способе изготовления стержней. При повышении их расхода до 0,2–0,55 и при дополнительном введении воды они проявляют пенообразующие свойства и позволяют перевести смесь при активном перемешивании в жидкоподвижное состояние (ЖСС).

2.  Добавки для повышения живучести готовой смеси; для жидкостекольных смесей используют водные растворы едкого натра, для песчано-смоляных – добавки аминоспиртов, гликолей.

3.  Добавки для повышения прочности смесей, устранения разупрочнения смесей при хранении: продукты синтеза глюкозы или продукты взаимодействия метиламина и полисахаридов (крахмалит).

4.  Добавки, химически связывающие вредные выделения и улуч­шающие санитарно-гигиенические условия труда. Для связывания паров формальдегида при отверждении песчано-смоляных смесей используют добавки мочевины или других аминосоединений. Выделения высокотоксичного фенола при нагреве фенолсодержащих смол могут быть в значительной степени обезврежены при введении в смеси сильных окислителей (марганцевокислый калий, персульфат калия, кальциевая селитра).

5.  Добавки улучшающие свойства форм и стержней:

1) добавки, улучшающие теплопроводность смеси. Благодаря действию этих добавок повышается скорость теплоотвода от жидкого металла, быстрее формируется его твердая корка в зоне контакта со стержнем (формой). К такого рода добавкам относятся порошки оксидов железа и марганца, металлические порошки (алюминия, железа, ферросилиция), чугунная или стальная дробь и т. д.;

2) добавки, препятствующие образованию газовых дефектов в отливках из черных сплавов. При термическом разложении азотосодержащих смол выделяются азот и водород, служащие причиной образования пористости и раковин в металле. Эффективным средством предупреждения газовых дефектов является введение тонкодисперсных порошков оксида железа или диоксида марганца. Эти же добавки препятствуют насыщению поверхности отливки углеродом (науглероживанию), что актуально при получении отливок из низкоуглеродистой стали.

В качестве материалов на основе оксидов железа применяется

сурик железный сухой для лакокрасочной промышленности
(ТУ 6–10–1216–72) – природный неорганический пигмент красно-коричневого цвета на основе красковых руд Криворожского месторождения;

3) противопригарные добавки. Примерами служат добавки, образующие блестящий углерод в ПГС (каменный уголь, пенополистироловая крошка, специальные масла и др.), добавки фторидов и серы, препятствующие окислению при заливке магниевых сплавов, и многие другие;

4) добавки, легирующие поверхностный слой металла. Добавки этой группы вводят, как правило, в состав противопригарной краски. При контакте с жидким металлом легирующая добавка диффундирует из краски в поверхностный слой отливки, придавая ему требуемые специальные свойства. Например, добавки карбида бора, феррохрома служат для повышения твердости поверхностного слоя отливок из черных сплавов; добавки теллура, свинца, серы, сурьмы, висмута и их соединений снижают твердость поверхностного слоя металла и улучшают его механическую обрабатываемость;