Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 17

Газопроницаемость песков тем больше, чем крупнее зерно и чем ниже содержание глинистой составляющей. Пески с низ­ким коэффициентом однородности, рассредоточенной зерновой
структурой и округлой формой зерен имеют при прочих равных условиях меньшую газопроницаемость, чем пески с высоким ко­эффициентом однородности, сосредоточенной зерновой структу­рой и угловатой формой зерен. Газопроницаемость формовочных песков предопределяет газопроницаемость форм и стержней. Низкая газопроницаемость форм, и особенно стержней, является причиной образования газовых дефектов на отливках.

Предел прочности при сжатии в сыром состоянии (а) оп­ределяется только у песков класса Ж. Эти пески используются в качестве освежающей добавки к формовочным смесям взамен до­бавки глины. Величина сг зависит от количества глинистой со­ставляющей и минералогического состава песка. Для указанных типов песков желателен высокий предел прочности.

Концентрация водородных ионов (рН) песка влияет на взаи­модействие формовочных и стержневых смесей с жидким металлом и образование пригара. Особенно большое влияние рН песка оказы­вает на процесс изготовления форм и стержней, отверждаемых в оснастке. Так, при изготовлении стержней в горячих ящиках низ­кая величина рН песка приводит к резкому снижению общей и по­верхностной прочности стержней, т.е. к повышению осыпаемости и снижению живучести смеси. Поэтому нужен подбор смолы, катали­затора и песка, обеспечивающих нужное значение рН.

Огнеупорность является одной из важнейших характери­стик формовочных песков, так как влияет на качество поверхно­сти отливок, на выбиваемость форм и стержней и ряд других по­казателей. Огнеупорность формовочных песков зависит от минералогического состава и наличия примесей. Так, примеси в виде плавней, щелочных и щелочноземельных оксидов снижают огнеупорность песков.

Минералогический состав позволяет определить качество формовочного песка и дает возможность установить количество примесей и их природу, которые предопределяют свойства песков и их инертность или активность к химическим реакциям при вы­соких температурах. Основой формовочных песков является кварц. В песках могут содержаться различные-минералы: поле­вые шпаты, слюда, оксиды и гидраты оксидов железа, кальцит, рутил, глауконит и т.д.

Кварц представляет собой химическое соединение SiOg плотностью 2500-2800 кг/м³. Температура плавления кварца 1713°С. Твердость по шкале Мооса — 7 ед. Окраска кварца зави­сит от примесей, содержащихся в нем; он может быть бесцвет­ным или серым, желтым, черным и других оттенков. При нагреве кварц переходит в другие кристаллические модификации с изме­нением объема, о чем более подробно изложено в разделе 3.3.

Полевые шпаты (Mg0 Al₂0₃-6Si0₂) бывают калиевые (ортокла­зы) и натриево-известняковые (плагиоклазы). Полевые шпаты име­ют меньшую твердость (6-6,5), чем кварц; температура плавления их 1170-1550 °С, термическое расширение при 1000 °С до 2,75%.

Слюда имеет большую плотность — 2700-3200 кг/м³, невы­сокую температуру плавления — 1150-1400 °С, термическое рас­ширение при 1000 °С— 1,55%. Слюда, так же как и полевые шпаты, снижает огнеупорность песка. В природе наиболее рас­пространена белая калийная слюда (КзОЗА^ОзбвЮг-НгО).

Оксиды железа содержат гематит Fe203 — плотность 5000- 6300 кг/м³, температура плавления 1560 °С; магнитный желез­няк FeO- Fe₂0₃ — плотность 4900-5200 кг/м³, температура плав­ления 1540°С; ильменит FeO-TiOa — плотность 4720 кг/м³ и др. Пески могут также содержать гидраты оксидов железа Fe20₃ H₂0. В зависимости от содержания воды различают несколько разно­видностей гидратов оксидов железа, которые неустойчивы и при нагревании теряют воду, ухудшая свойства песка и способствуя образованию различных легкоплавких силикатных сплавов, вы­зывающих появление пригара на отливках. Карбонаты снижают огнеупорность формовочных песков, а разложение их при темпе­ратуре 500-900°С способствует образованию различных дефектов в отливках. Пески чаще всего содержат кальцит СаСОз. магнезит MgC03> доломит CaC0₃-MgC03, сидерит FeC0₃.