Изготовление отливок в разовых песчано-глинистых формах. Формовочные материалы

ГЛАВА V

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОТЛИВОК В РАЗОВЫХ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ФОРМАХ

Эти формы, наряду с формами, полученными по выплавляемым моделям, наиболее часто применяют для изготовления художественных отливок. Песчано-глинистая смесь, из которой состоит форма, может быть сырой, подсушенной и сухой. Форма, как правило, включает собственно форму и стержни. Иногда вся форма изготавливается из стержневой смеси. Реже используют песчано-глинистую форму со вставками, изготовленными из металла или керамической массы. Широкое применение разовых песчано-глинистых форм привело к многочисленным приемам их изготовления с использованием разнообразных моделей, в основном постоянных из металла, дерева, пластмасс и ограниченно одноразовых газифицируемых моделей.

Ниже рассматриваются применяемые способы изготовления форм и стержней, материалы формы, а также элементы модельно-стержневой оснастки и формовочного инструмента. В данной главе не приводятся данные об оборудовании для изготовления формовочных и стержневых смесей и формовочных и стержневых машинах, с которыми можно ознакомиться в соответствующей литературе [1, 48].

1. Формовочные материалы

Формовочная смесь включает песок, связующее и различные добавки. Основой литейной формы являются огнеупорные пески - кварцевые, силлиманитовые, цирконовые и др. В основном в художественном литье применяют кварцевые формовочные пески с высоким содержанием глины (ГОСТ 2138-91).

1.1 Формовочные пески

Формовочные пески согласно ГОСТ 2138-91 подразделяют в зависимости от массовой доли глинистых составляющих (ГС) на три марки: кварцевые (К), тощие (Т) и жирные (Ж). ГС считают все частицы, независимо от их химического и минералогического состава, но в основном частицы глины, имеющие размер не более 0.022 мм.

Кварцевые и тощие пески подразделяют на группы в зависимости от массовой доли ГС, содержания основного материала SiO₂, коэффициента однородности и среднего размера зерна.

Жирные пески подразделяют на группы в зависимости от предела прочности на сжатие во влажном состоянии и среднего размера зерна.

Кварцевые пески (К) содержат до 2% ГС и подразделяются на 5 групп, указанных в табл.84.

Тощие пески (Т) содержат от 2 до 12% ГС и подразделяются на 3 группы, указанные в табл.85.

84. Группы кварцевых песков (К)

85. Группы тощих песков (Т)

Коэффициент однородности и средний размер зерна у трех групп тощих песков аналогичны тем же параметрам, что и первых трех групп кварцевого песка.

Жирные пески (Ж) содержат от 12 до 50% ГС и подразделяются на 3 группы: Ж1 обеспечивают предел прочности на сжатие во влажном состоянии свыше 0.08 МПа и средний размер зерна до 0.014 мм; Ж2 соответственно от 0.05 до 0.08 МПа и от 0.14 до 0.18 мм; Ж3 соответственно до 0.05 МПа и от 0.19 до 0.23 мм.

Примеры обозначения марок песка:

2К1О3О2 - кварцевый песок, содержащий от 0.2 до 0.5% ГС; не менее 99% SiO₂ с коэффициентом однородности 0.60 - 0.70% и со средним размером зерна 0.19 - 0.23 мм;

Ж2016 - жирный песок с пределом прочности на сжатие во влажном состоянии 0.05 - 0.08 МПа и средним размером зерна 0.14 - 0.18 мм.

Кварцевые пески также подразделяются на группы в зависимости от их влажности, концентрации водородных ионов водной вытяжки, рН, содержания вредных примесей, коэффициента угловатости, теоретической удельной поверхности, газопроницаемости и потерь при прокаливании. Их значения приведены в таблице 86.

Методика определения параметров формовочных песков указана в ГОСТах 29234.1 - 29234.5 и 29234.11 - 29234.13, а также приведена в источнике [31].

Высокая прочность форм (более 0.08 МПа при сжатии во влажном состоянии), получается при использовании жирных песков, позволяет использовать также пески в чистом виде без дополнительного введения глины или бентонита. Для изготовления художественных отливок жирные естественные пески предпочтительнее синтетических.

Свойства формовочных песков и их влияние на качество отливок приведены в табл.87.

 86. Параметры формовочных песков

87. Свойства формовочных песков