- •Общие требования к огнеупорным наполнителям, связующим материалам и специальным добавкам.
- •2.Кварцевые огнеупорные наполнители формовочных и стержневых смесей: минералогический состав, свойства.
- •4. Некварцевые огнеупорные наполнители формовочных и стержневых смесей: минералогический состав, свойства, классификация.
- •5. Промышленные огнеупорные отходы: состав, свойства, области их применения.
- •6. Дисперсные огнеупорные наполнители формовочных красок. Области их применения.
- •7. Входной контроль формовочных песков.
- •8. Связующие материалы: назначение, классификация, требования к ним.
- •9. Кристаллогидратные связующие: свойства, применение.
- •10. Неорганические связующие материалы: составы, свойства, назначение.
- •11. Минералогический состав и свойства формовочных глин, рекомендации по их применению.
- •12. Методы испытаний формовочных глин.
- •13. Цемент, гипс: область применения, свойства.
- •14. Основные типы и свойства синтетических смол, рекомендации по их применению.
- •15. Жидкое стекло: получение, свойства, рекомендации по применению, методы отверждения.
- •16. Органические связующие (лигносульфонаты, масла, крахмал и другие). Область их применения, свойства.
- •17. Фосфатные связующие: типы, свойства, области применения.
- •18. Органические связующие материалы: составы, свойства, назначение.
- •19. Комплексные связующие, принципы подбора композиций, маркировка, область применения.
- •20. Противопригарные материалы для формовочных смесей. Рекомендации по их применению.
- •21. Технологические добавки. Рекомендации по их применению.
- •22. Добавки узкоспециального назначения. Рекомендации по их применению.
- •23. Процессы подготовки исходных материалов и влияние их на качество (обогащение, измельчение, активация).
- •24. Физико-химические методы активации исходных формовочных материалов.
- •25. Механическая активация огнеупорных наполнителей.
- •26. Целесообразность и эффективность регенерации смесей различного типа.
- •27. Геометрические параметры зерен огнеупорных наполнителей, влияние их на свойства смесей и качество отливок.
- •28. Энергетические параметры зерен огнеупорных наполнителей, влияние их на свойства смесей и качество отливок.
- •29. Химические параметры зерен огнеупорных наполнителей, влияние их на свойства смесей и качество отливок.
- •30. Активация исходных формовочных материалов. Комплексный подход в оценке качества материалов.
- •31. .Входной контроль материалов и экспресс-анализ свойств в процессе приготовления смесей и красок.
- •32. Свойства формовочных смесей.
- •33. Виды влаги в литейной форме. Методы определения влажности смесей.
- •34. Газопроницаемость форм и стержней, зависимость ее от состава формы. Методы определения газопроницаемости.
- •35. Прочность формовочных и стержневых смесей, зависимость ее от исходных компонентов и влияние на качество отливок.
- •36. Классификация формовочных смесей по различным признакам.
- •Требования к формовочным и стержневым смесям, используемым на автоматических формовочных линиях.
- •Технологические режимы приготовления формовочных смесей.
- •Смеси песчано-глинистые: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Песчано-смоляные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Жидко-стекольные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Смоляные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Сульфитные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Фосфатные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Песчано-масляные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.
- •Назначение и составы смесей «горячего» твердения.
- •Назначение и составы смесей «химического» твердения.
- •Назначение и составы пластичных самотвердеющих смесей.
- •Смеси узкого назначения (цементные, масляные, гипсовые и другие)
- •Смеси для художественного литья. Особенности выбора состава смесей.
- •Смеси для ювелирного литья. Рекомендации по выбору их состава.
- •Смеси для литья по выплавляемым моделям. Рекомендации по выбору их состава.
- •Смеси для изготовления оболочковых форм. Рекомендации по выбору их состава.
- •Типы кристаллогидратных смесей: составы, свойства, рекомендации по их применению.
- •Новые нетоксичные смеси для литейных форм.
- •Современные технологии изготовления форм и стержней из химически твердеющих смесей.
- •Характеристика специальных добавок в смеси и краски, зависимость свойств составов oт количества и свойств добавок.
- •Принцип выбора специальных добавок в смеси с учетом их физико-химических свойств дефицита, стоимости, токсичности и подбор оптимальных компонентов для смесей и красок.
- •Режимы смешивания и влияние их на свойства составов.
- •Методы испытаний формовочных смесей.
- •Основные принципы подбора материалов для противопригарных красок в зависимости от типа отливок.
- •Классификация литейных покрытий, приготовление и рекомендации по выпору их составов.
- •Водные противопригарные краски: составы, свойства, режимы приготовления, назначение.
- •Составы и свойства химически твердеющих противопригарных красок для чугунного литья.
- •Составы и свойства быстросохнущих красок, назначение. Влияние состава и свойств красок на качество отливок.
- •Стандартизация материалов, формовочных составов и методы их испытаний.
- •Методы испытания основных свойств противопригарных красок: прочность, вязкость плотность, седиментация, термостойкость.
- •Технологические режимы приготовления красок.
- •Виды брака, образующиеся по вине литейной формы, меры предупреждения.
- •Ресурсосберегающие технологии использования вторичных, недефицитных, синтетических материалов в литейных формах взамен природного сырья.
Общие требования к огнеупорным наполнителям, связующим материалам и специальным добавкам.
Чтобы обеспечить получение годной отливки, формовочные материалы должны обладать свойствами, отвечающими определенным требованиям: 1) технологии изготовления форм и стержней; 2) условиям взаимодействия формы с жидким металлом при заливке формы, затвердевании и охлаждении отливки; 3) технологии приготовления формовочной или стержневой смеси; 4) условиям выбивки форм и удаления стержней.
Пластичность — способность смеси деформироваться под действием приложенной нагрузки. Формовочные и стержневые смеси должны обладать пластичностью, чтобы точно воспроизводить конфигурацию модели в форме. Таким свойством обладают материалы, которые могут пластически деформироваться под действием слабых усилий, например нажатия руки. Формовочные смеси имеют структуру, состоящую из зерен кварца, покрытых оболочкой связующего. Благодаря силам сцепления, зерна кварца прочно соединяются между собой. Для отделения их друг от друга или перемещения необходимо приложить усилие сдвига, которое будет тем больше, чем выше вязкость связующего. Таким образом, чем выше вязкость связующего, тем менее пластична формовочная (стержневая) смесь.
Прочность. Литейная форма (стержень) должна обладать определенной прочностью, которая достигается уплотнением формовочной (стержневой) смеси в процессе изготовления формы (стержня).
Прочность должна быть достаточно высокой для того, чтобы форма (стержень) не разрушалась при извлечении модели, кантовке, транспортировке, сборке, заполнении жидким металлом я под действием гидростатического напора жидкого металла.
Прочность смеси должна быть достаточно низкой:
1. В процессе затвердевания форма (стержень) не должна оказывать сопротивления усадке отливки и вызывать появления в ней внутренних напряжений и трещин. Это свойство формовочных и стержневых смесей называется податливостью.
Особенно большое сопротивление усадке отливки оказывают стержни, поэтому стержневые смеси должны обладать повышенной податливостью — легко деформироваться и перемещаться при усадке отливки.
2. Во время выбивки отливки форма (стержень) должна легко разрушаться. Это свойство формовочных (стержневых) смесей называется выбиваемостмо. Плохая выбиваемость стержневых смесей резко увеличивает трудоемкость выбивки — удаления стержней из отливки при ее очистке. Идеальной является такая выбиваемость стержневой смеси, при которой стержень рассыпается и приобретает сыпучесть сухого песка.
Прочность смесей определяют во влажном состоянии, в сухом и при нагреве.
Прочность смеси во влажном состоянии характеризует прочность форм, заливаемых жидким металлом (без сушки), и зависит от сплава отливки, ее массы и размеров, сложности конфигурации, способа уплотнения формы (стержня).
Для отливок из тяжелых сплавов (медных, стали, свинца) прочность смесей и соответственно формы! должна быть выше, так как такие сплавы в жидком состоянии оказывают большое давление на стенки формы, что может вызвать деформацию их и появление дефекта отливки, так называемого распора.
Чем больше масса, размеры (особенно высота) отливки, тем большее давление должны воспринимать стенки формы и тем большей должна быть прочность формовочных смесей.
При формовке мелких сложных рельефов, букв, узоров, а иногда и плоских поверхностей часто получается нечеткий отпечаток: отдельные песчинки прилипают к поверхности модели, отрываясь от основной массы формовочной смеси. Это явление называется прилипаемостью.
Прилипаемость характеризует поверхностную прочность влажной смеси и зависит от соотношения прочности связей между жидкостью, находящейся в смеси, и поверхностью "модели (адгезионные силы) и между жидкостью и зернами песка (когезионные силы). Если первые силы больше вторых, то песчинки смеси прилипают к поверхности модели и при извлечении ее отрываются от основной массы формы. Прилипаемость смеси зависит от связующего и условий смачиваемости им поверхности модели и зерен песка. Прилипаемость смеси уменьшают за счет снижения содержания влаги или связующего, покрытия модели и ящика несмачивающимися припылами или жидкостями (керосином).
Прочность в сухом состоянии характеризует прочность форм и стержней после сушки. В процессе сушки формовочной (стержневой) смеси снижается ее пластичность и соответственно увеличивается прочность. Сухие формы применяют преимущественно для изготовления толстостенных крупных отливок из стали и чугуна, медных сплавов. Стержни, как правило, применяются в сухом состоянии, так как они работают в условиях, более тяжелых, чем форма.
При сборке, транспортировке и хранении формы (стержня) можно повредить поверхность формы (стержня), вследствие чего песчинки поверхностного слоя осыпаются. Формовочные (стержневые) смеси должны обладать минимальной осыпаемостью, от которой зависит поверхностная прочность стержней и форм.
Прочность смеси при нагреве до температур заливки металла в форму определяет поведение формы, способность деформироваться в процессе заполнения жидким металлом, затвердевания и охлаждения отливки. Форма (стержень) нагревается и вступает с отливкой в силовое взаимодействие: в процессе заполнения форма работает как толстостенный сосуд, наполняемый жидкостью. При затвердевании и охлаждении отливки форма (стержень) препятствует усадке, вызывая появление напряжений и деформаций в отливке, которые могут быть настолько большими, что отливка коробится или в ней появляются трещины.
В зависимости от конкретных условий нагружения формы (стержня) во время изготовления, транспортировки, сборки формы и ее заливки к формовочным (стержневым) смесям предъявляют различные требования по прочности на сжатие, изгиб, растяжение, срез. В металлоемких формах возникают большие напряжения сжатия под действием статического давления жидкого металла. Поведение таких форм зависит от прочности формовочной смеси на сжатие. Тонкие длинные стержни (например, для отопительных радиаторов) под действием собственной массы (до заливки формы) и жидкого металла (при заливке) изгибаются; прочность этих стержней характеризуется прочностью на изгиб стержневой смеси в сухом состоянии. Стержни с большими свисающими частями подвергаются срезающим нагрузкам и т. д. Поэтому при выборе формовочных (стержневых) смесей учитывают условия нагружения формы (стержня).
Огнеупорность — способность формовочных (стержневых) смесей противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур. Стенки полости формы при заливке металла нагреваются до температур, равных температуре металла. При заливке стали эта температура составляет 1580—1550°С, чугуна 1340— 1300°С, алюминиевых сплавов 700—730°С. Вследствие этого температура плавления материала формы должна быть выше температуры заливаемого металла, т. е. формовочная смесь должна обладать высокой огнеупорностью — способностью выдерживать высокие температуры без расплавления. Благодаря высокой температуре и протекающим химическим реакциям на границе металл — форма могут образоваться легкоплавкие силикаты металла, проникающие в поры песчаной формы. В результате на поверхности отливок образуется пригар, ухудшающий чистоту ее поверхности. Кроме температуры и химических реакций, на величину пригара влияют пористость формы, а также продолжительность теплового воздействия жидкого металла на стенки формы. Чем выше огнеупорность формовочной (стержневой) смеси и чем более инертна она к химическим реакциям при высоких температурах, тем меньше пригар на отливках. Во многих случаях стержни со всех сторон окружены жидким металлом и прогреваются им на всю толщину, поэтому стержневые смеси должны приготовляться из более огнеупорных песков.
Газотворность и газопроницаемость. При нагревании стенок формы (стержня) жидким металлом влага, входящая в состав формовочной смеси, связующие, добавки (опилки, уголь) образуют большое количество паров и газов. Свойство смеси выделять при нагревании пары п газы называется газотворной способностью. Пары и газы, образующиеся в слоях формы, соприкасающихся с жидким металлом, под действием тепла расширяются и перемещаются как внутрь формы (по каналам между песчинка ми), так и через металл. Гели сопротивление движению паров п газов по каналам между песчинками будет больше сопротивления движению газов через металл, то в отливке могут появиться газовые раковины. Для получения отливок без газовых раковин формовочная (стержневая) смесь должна пропускать газы, т. е. обладать высокой газопроницаемостью. Из стержней, выполняющих полости и отверстия в отливках, газы, образующиеся при разложении связующего, выделяются более интенсивно. Газы выходят через знаковые части, размеры которых могут быть невелики. Это резко повышает давление газов внутри стержня и способствует образованию газовых раковин в отливке. Поэтому стержневые смеси должны обладать особенно малой газотворной способностью и высокой газопроницаемостью.
Гигроскопичность— способность формовочной (стержневой) смеси поглощать воду из воздуха. Гигроскопичность зависит главным образом от свойств связующего, входящего в состав смеси. Гигроскопичность смеси должна быть минимальной, так как влагонасыщение поверхности формы (в процессе сборки и выдержки на воздухе) может быть причиной образования газовых раковин в отливке.
Долговечность — способность смеси почти не терять своих свойств при многократном использовании. Долговечность формовочной смеси является важной характеристикой, определяющей экономичность ее использования.
Формовочная (стержневая) смесь после заливки в форму металла частично теряет свои первоначальные свойства. Такие смеси называются отработанными. Отработанные смеси подвергают регенерации— специальной обработке, при которой удаляется пыль, остатки связующих и т. д. При дальнейшей переработке смеси для повышения прочности в нее добавляют глину. Повторное использование отработанных формовочных смесей, их регенерация значительно снижают расход свежих формовочных материалов и повышают экономичность производства.