Формовочные материалы (стр. 23 )

Состав и свойства жидких песчано-смоляных самотвердеющих смесей для изготовления стержней приведены в табл. 8.13.

Таблица 8.12

Состав и свойства жидких песчано-смоляных и песчано-сульфитных смесей,
упрочняемых в горячих ящиках, для изготовления стержней при чугунном литье

Наименование смеси

Массовая доля составляющих, %

Свойства смеси

Время выдержки стержня в ящике, ч

Формовочный песок

Связующий материал

Пенообра- зователь

Вода

Живучесть, ч

Текучесть, мм

Прочность на срез, 105 Па (кгс/см2)

Марка

Количество

Наименование

Количество

Наименование

Количество

нагретых образцов

охлажденных образцов

Песчано-смоляная

(1-3) К(1-3) О2016

100

Смола М-70

3,0

Сульфонол НП-1

0,1

1,0

12

110

60

65

0,5–0,7

Песчано-сульфитная

(1-3)К(1-3) О302 (1-3)К(1-3) О30315

100

КБЖ Мочевина Феноло­- спирт

4,0 0,6 0,5–1,0

Сульфонол НП-1

0,4

1,0

20

120

50

90

0,7–1,0

Таблица 8.13

Состав и свойства жидких песчано-смоляных самотвердеющих смесей
для изготовления стержней при стальном, чугунном и цветном литье

Назначение смеси

Массовая доля составляющих, %

Свойства смеси

Кварцевый песок (1-3)К(1-3) О3 016

Связующий материал

Катализатор

Пенообразователь

Вода

Выдержка, ч

1

24

1

24

Марка смолы

Количество

Наименова - ние

Количество

Наименова - ние

Количество

Газопроница­емость

Прочность на сжатие, 105 Па (кгс/см2)

Для стальных и чугун­ных отливок

100

МФС-1 или КФ-90

2–3

70%-й раствор БСК

0,8–1,0

Сульфонол НП-1

0,10–0,15

1,5–2,0

50–80

100–200

1,2–3,0

9–15

Для отли­вок из цветных сплавов

100

КФ-35

2–3

70%-й раствор БСК

0,8–1,0

Сульфонол НП-1

0,10–0,15

1,5–2,0

50–100

100–220

1,2–3,0

9–15

8.4. Песчано-сульфитные смеси

Данный тип смесей характеризуется тем, что в качестве связующего материала в них используют сульфитно-дрожжевую бражку СДБ в количестве 2–5%.

Основу СДБ составляют лигносульфонаты, и процесс твердения связывают с их поликонденсацией. Твердение данного типа смесей осуществляется за счет тепловой обработки или за счет введения добавок химических реагентов (окислителей), вызывающих поликонденсацию лигносульфонатов и самотвердение. При тепловой обработке процессу поликонденсации лигносульфонатов предшествует процесс возгонки растворителя (воды), содержащегося в связующем материале, который сопровождается резким сокращением объема связующего и возникновением в пленках на зернах песка микротрещин, вызывающих снижение прочности смеси. С целью предупреждения процесса образования микротрещин используют два способа. Первый способ основан на введении в смесь добавки пластификатора, который создает условия для устранения напряжений, вызывающих образование микротрещин. В качестве пластификатора используют техническую мочевину в количестве 12% от содержания связующего материала в смеси. Второй способ основан на введении в смесь мелкозернистых добавок, создающих каркас в пленках связующего, который разобщает их на мелкие зоны; при этом процессы, связанные с возгонкой растворителя в пленках связующего, протекают без значительных концентраций внутренних напряжений. В качестве такой добавки используют пылевидный кварц в соотношении к связующему материалу 1:1. При самотвердении смеси возгонки растворителя не происходит. В этом случае содержащаяся влага в связующем материале лишь локализуется (защемляется) пространственно-сетчатой структурой макромолекул лигносульфонатов. В качестве добавок, вызывающих самотвердение песчано-сульфитных смесей, используют хромовый ангидрид Сr2O3, бихроматы натрия и калия и персульфат аммония в количестве от 0,2 до 0,7% от массы смеси.

По сравнению с песчано-смоляными данный тип смесей экономичнее, так как в состав его входит недорогой и недефицитный связующий материал, а также менее токсичная упрочняющая добавка. Применяют пластичные и жидкие песчано-сульфитные смеси.

Пластичные смеси используются для изготовления мелких стержней, упрочняемых в горячих ящиках в условиях крупносерийного и массового производства, а также для изготовления самотвердеющих литейных форм и стержней взамен песчано-глинистых и песчано-жидкостекольных смесей при чугунном и стальном литье.

При изготовлении смесей, предназначенных для получения стерж­ней в горячих ящиках, помимо указанных выше добавок, в состав смеси вводят строительный гипс или мылонафт, которые повышают прочность стержней при извлечении из ящика, а также добавку поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), снижающей гигроскопичность стержней.

Продолжительность твердения стержней в ящиках, нагретых до 230–280°С (толщина стенок изготовляемых стержней не должна превышать 30–40 мм), составляет 1,0–2,0 мин. Состав и свойства пластичных песчано-сульфитных смесей для изготовления стержней в горячих ящиках для чугунных и стальных отливок приведены в табл. 8.14.

При изготовлении самотвердеющих смесей в их состав в качестве отвердителя вводят добавку хромового ангидрида в виде водного раствора плотностью 1,3·103 кг/м3, а также синтетических жирных кислот (СЖК), предотвращающих пенообразование в процессе приготовления смесей. Самотвердеющая смесь с добавкой СЖК относится к легкоуплотняемому виду, поэтому изготовление форм и стержней может быть осуществлено на вибростолах. Состав и свойства пластичной песчано-сульфитной самотвердеющей смеси для изготовления форм и стержней для чугунных и стальных отливок приведены в табл. 8.15.

Таблица 8.14

Состав и свойства пластичных песчано-сульфитных смесей,
упрочняемых в горячих ящиках для изготовления стержней при стальном и чугунном литье

Формовочный песок марок (1-3)К(1-3) О302, (1-3)К(1-3) О3016

Массовая доля составляющих, %

Свойства смеси

Связующие материал

Добавки

Влажность, %

Газопроницаемость

Прочность образцов, 105 Па (кгс/см2)

Наименование

Количество

Мочевина

Гипс

Пылевидный кварц

Мылонафт*

ПВАЭ

влажных на сжатие

сухих на разрыв

сухих на разрыв после 24 ч

100

КБЖ

5

0,4–0,6

1,0

–

–

–

2,0

100–140

0,04–0,06

8–10

6,0

100

5

–

–

5

–

–

2,0

120–160

0,03–0,05

10–12

4,0

100

5

–

–

–

0,75

0,5

2,6

140–170

0,05–0,06

25–27

18,0

Примечание. * 10%-й водный раствор.

Таблица 8.15

Состав и свойства пластичных песчано-сульфитных
и жидких песчано-цементных самотвердеющих смесей
для изготовления форм и стержней при чугунном и стальном литье

Наимено- вание смеси

Массовая доля составляющих, %

Свойства смеси

Формовоч­­ный песок

Связующий материал

Пенообразо- ватель

Отвердитель

Добавки

Живучесть, мин

Текучесть, мм

Прочность на сжатие, 105 Па (кгс/см2)

Марка

Количество

Наименование

Количество

Наименование

Количество

Наименование

Количество

Наименование

Количество

Выдержка, ч

1

24

Пласти­чная песчано-сульфитная

(1-2)К(1-2) О202 (1-2)К(1-2) О20315

100

КБЖ

2,0–3,0

–

–

Хромо­вый ангид- рид

0,15

сжк Вода

0,05 2,5–3,5

12–20

–

1,5–2,0

>7

Жидкая песчано-цементная

(1-2)К(1-2) О202 (1-2)К(1-2) О20315

100

Глинозе­мистый цемент марки 400–500

7,0–8,0

КБЖ (плот­ностью 1,15 г/см)

9,0–11,0

–

–

Хлори­стое железо

0,2–0,3

–

100

1,0–1,2

>7

Жидкие песчано-сульфитные смеси применяют для изготовления форм и стержней. Упрочняют их как за счет тепловой обработки, так и за счет введения в смесь химических реагентов, вызывающих самотвердение. При изготовлении смесей, предназначенных для получения стержней в горячих ящиках, в качестве добавки, способствующей переводу смеси в жидкое состояние, используют сульфонол НП-1, а для повышения прочности стержня при его извлечении из ящика – фенолоспирт. Продолжительность упрочнения стержней в ящике, нагретом до 300°С, составляет 1,0–1,5 мин. Состав и свойства жидкой песчано-сульфитной смеси для изготовления стержней в горячих ящиках для чугунных отливок приведены в табл. 8.12.