Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 172

19 Зак 2156 обладающие улучшенной текучестью, высокой прочностью и об­легченной выбиваемостью из отливок. Наиболее перспективными эфирными отвердителями являются ацетаты этиленгликоля, при­менение которых в составах жидкостекольных смесей позволяет использовать их как для изготовления форм, так и стержней и по­лучать следующие прочностные свойства: прочность на сжатие че­рез 30 мин твердения — до 0,5 МПа, через 1ч — до 1,3, через 24 ч — до 8,5 МПа. Такие прочностные показатели обеспечивают возможность изготовления форм и стержней для производства от­ливок среднего и крупного развеса. Однако ПСС с ацетатами эти­ленгликоля имеют весьма низкую живучесть, в связи с чем для их приготовления необходимо применять лопастные быстроходные смесители непрерывного действия типа смесителей модели СМ-221 конструкции «Станколита», имеющих скорость вращения рабочего вала 950 об/мин.

При изготовлении крупных (массой до 50-70 т) единичных отливок (шестерен, плит, гребных насосов и др.) целесообразно использовать так называемые цементные ПСС, основой которых является песок, а связующим — цемент.

К преимуществам песчано-цементных форм относятся воз­можность получения отливок с повышенной точностью размера; устранение процесса сушки форм; увеличение производительности труда за счет уменьшения длительности (примерно на 30%) уп­лотнения формы; отсутствие необходимости укрепления формы шпильками и гвоздями; уменьшение брака отливок по засорам, обвалам и газовым раковинам и др. Эти преимущества обусловли­ваются главным образом физико-механическими свойствами сме­сей: самозатвердеванием при выдержке на воздухе, высокой проч­ностью на сжатие, высокой газопроницаемостью и текучестью и др. В составы песчано-цементных смесей входят свежий кварцевый песок (20- 50%), оборотная цементная смесь (60-50%), портланд­цемент (7-10%) и вода (8%). Прочность смеси перед заливкой фор­мы расплавом обычно составляет 0,8-1,5 МПа.

Самотвердение песчано-цементных смесей обусловливается процессом образования гидрата извести Са(ОН)2 в результате рас­пада дисперсных клинкерных частиц цемента при его соприкос­новении с водой. Этот процесс протекает по реакции

3Ca0Si02 + 4,5Н20 -> Ca0 Si02 2,5Н30 + 2Са(ОН)2 .

трехкальциевый вода                       гидрокалциевый              гидрат

силикат                                                силикат                     извести

Оптимальная температура твердения — гидратации цемент- но-песчаных смесей равна -16-18 °С. Песчано-цементные формы изготовляются по моделям или шаблонам с уплотнением смесей вручную или на формовочных машинах.

Основным недостатком цементных смесей является большая длительность процесса их отверждения (до 2-3 сут), что не позво­ляет широко внедрить эти смеси в технологические процессы из­готовления форм и стержней.

Для устранения этого недостатка в НПО «ЦНИИТмаш» предложено вводить в состав цементных ПСС водорастворимые гидролизные сахара (ВГС), которые не только ускоряют процесс отверждения, но и обеспечивают повышение прочностных свойств смесей. Весьма важным положительным свойством цементных смесей, в отличие от жидкостекольных, является их облегченная выбиваемость из отливок.

Положительные качества песчано-цементных смесей с ВГС позволили успешно использовать их на многих заводах страны. Например, в ПО «Петрозаводскбуммаш» цементные ПСС приме­няют для изготовления форм и стержней при получении чугун­ных и стальных отливок массой от 7 до 14 т.

Весьма перспективными с точки зрения высокой прочности, нетоксичности, легкой выбиваемости из отливок являются фос­фатные ПСС. Фосфатное связующее представляет собой гетеро­генную систему, состоящую из двух компонентов: порошка, обла­дающего основными свойствами, и кислоты. Химическое взаимодействие между ними приводит к самозатвердеванию сме­си на воздухе. Продукты реакции — гидраты солей ортофосфор- ной кислоты — обладают связующими свойствами и в затвердев­шем состоянии представляют собой неорганические полимеры.