1.5. Формовочные смеси

Рисунок 7. Структура формовочной смеси.

Формовочные смеси состоят из твердого огнеупорного наполнителя (пески из различных материалов), связующих (глина, жидкое стекло, масла и др.) и различных технологических добавок Наполнитель при дает смеси после  уплотнения необходимую прочность и огнеупорность. Тонкий слой связующего, обволакивает зерно песка, снижает трение между зернами, способствует «текучести» и «формуемости» смеси под действием внешней нагрузки, скрепляет песчинки, обеспечивает прочность. При выборе формовочной смеси необходимо учитывать:

- род заливаемого металла (сталь, чугун, цветные сплавы);
- серийность производства (единичное, мелкосерийное, массовое),
- технологию изготовления и сборки формы (ручная, машинная, автоматические установки);
- себестоимость и наличие материалов.

По характеру использования смеси разделяются на единые, облицовочные и наполнительные.

Единые, смеси применяются при машинной формовке и на автоматических установках в массовом производстве. При этом форма или стержень изготавливается из одной смеси.

Единые смеси, например для встряхивающих машин, должны обеспечивать достаточно высокую прочность в сыром состоянии О_г05-0,06 МПа, влажность 4,5-5.5%, газопроницаемость более 70 м²/Па с (70ед). Такую же смесь готовят в катковых смесителях с использованием 90-95% отработанной смеси и 5-10% качественных кварцевых песков и глины 0.5-0.7%.

Для автоматических линий формовки единая смесь должна иметь значительно более высокую прочность - 0,06-0922 МПа, влажность 2,5-4,5%, газопроницаемость более 100-120 м²/Па с (100-120 единиц). Такую смесь готовят в быстроходных Катковых смесителях с использованием 93-97% отработанной смеси, 3-7% высококачественных кварцевых песков с содержанием глинистой составляющей до 0.5% высококачественной бентонитовой глины 0,3-0,7 и специальных добавок: поверхностно-активные вещества 0,01-0,07%, крахмал – 0,02-0,1%.

Облицовочная и наполнительная смеси применяют в индивидуальном и мелкосерийном производстве. Облицовочная смесь наносится на модель слоем 15-50 мм (для очень крупных отливок до 100 мм) в последующем контактирует с заливаемым сплавом. Готовится из значительного количества свежих материалов: кварцевый песок – 20-100%, отработанная смесь - 0-80%, связующее - каолиновая глина и различные добавки: до 10% каменного угля, 1-2% ССБ, 2-3% древесного песка, небольшие добавки связующих СП, СБ, КТ.

Состав и свойства облицовочной смеси изменяются в широких пределах в зависимости от отливаемой отливки и способа изготовления формы. Например, для мелких и средних чугунных и стальных отливок влага 5-6%; газопроницаемость  более 70ед,  прочность 0,04-0,06 МПа.

Наполнительная смесь наносится  поверх облицовочной, заполняет остальную часть формы. Основное требование к ней - высокая газопроницаемость более 100 м²/Па с (100 единиц). Готовится только из отработанной смеси: влажность  ее 3-4%, прочность- 0,03-0,04 МПа.

Жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) представляют собой тестообразную массу, позволяют получить формы и стержни свободной заливкой ее, способны самозатвердевать на воздухе. Смесь готовят из обычных песков (кварцевый, магнезитовый, оливиновый и др.). Связующие - чаще всего жидкое стекло (5-7%), отвердитель - (феррохромовый шлак или нефелиновый шлам), пенообразователь и технологические добавки {древесные опилки, пек, керосин и др.). Особенность приготовления смеси в том, что вначале отдельно готовится сухая и жидкая композиция, используя быстроходные лопастные смесители, обеспечивающие интенсивное вовлечение воздуха в смесь. Общий цикл изготовления смеси 5-6 минут. Возникшие при перемешивании пузырьки пены, располагаясь между зернами песка, разобщают их, снижают трение между песчинками, обеспечивают жидкоподвижность, текучесть смеси.

ЖСС применяют чаще всего при изготовлении средних и крупных отливок в индивидуальном и мелкосерийном производстве.