В смесях на активированных или природных натриевых бентонитах эффективность ЭКР в отношении повышения прочности в зоне конден­сации влаги значительно ниже (15...25 %). Это объясняется тем, что такие бентониты сами по себе обеспечивают высокие показатели прочности в зоне конденсации влаги (до 4 кПа), поскольку процесс активации бентонитов предусмотрен именно для улучшения этого параметра. Более того, для активированного болгарского бентонита наблюдается незначительное снижение прочности в зоне конденсации влаги - с 3,3 до 3,1 кПа при оптимальной массовой доле 0,5 %.

При использовании активированных болгарского и черкасского бен­тонитов наблюдается некоторое увеличение осыпаемости смесей при введении ЭКР, хотя числовые показатели при этом не превышают допус­тимых для песчано-бентонитовых смесей предельных значений, а также существенно снижается ее уплотняемость.

Оптимальная уплотняемость для единых формовочных смесей должна находиться в пределах 40 ± 5 %. Производственный опыт показал, что более целесообразно сравнивать формовочные смеси при одинаковой уплотняемоети Так, смесь на болгарском активированном бентоните без ЭКР имеет уплотняемость 63 %, а при введении ЭКР в количестве 1 % уплотняемость составляет 40 %, при этом осыпаемость этих смесей имеет показатели соответственно 0,5 и 1,2 %. Эти смеси можно привести к одинаковой уплотняемости (63 %) добавлением влаги в смесь, содержащей 1 % ЭКР, тогда и осыпаемость этой смеси значительно снизится. Характерны в этом отношении примеры смесей на горбском бентоните. При одинаковой уплотняемости (44...46 %) смеси с ЭКР имеют значительно ниже (в 2...3 раза) осыпаемость, чем без него, как на активированном, так и на неактивированном бентоните. У смесей на активированных и неактивированных бентонитах при введении ЭКР улучшаются показатели формуемости, текучести и уплотняемости. Как уже отмечалось, наиболее целесообразно использовать бентонит в виде суспензии. В этом случае ЭКР с целью упрощения технологического процесса предпочтительно также вводить в суспензию.

Влияние предварительного замачивания ЭКР водой на свойства формовочных смесей по сравнению с использованием его в сухом виде показало, что ЭКР может быть использован в любом из опробованных вариантов: суспензию готовили из расчета содержания в смеси 0,5 % ЭКР и 1,7. ..1,8 % воды с временем выдержки 0; 3; 6 и 24 ч. После каждого цикла испытаний смеси высушивали и снова приготавливали в бегунах с добавлением воды, имитируя обороты смеси.

Эффективность действия в повторных замесах практически не ухудшается. Некоторое увеличение осыпаемости смесей после второй и третьей сушек связано со снижением уплотняемости этих смесей по сравнению с исходными, что имеет место при использовании ЭКР как в сухом виде, так и в виде суспензии.

В производственных смесях отношение бентонита к ЭКР может со­ставлять от 5 до 25 в зависимости от развеса отливок и вида сплава. В суспензиях на неактивированном бентоните введение ЭКР в указанных отношениях не оказывает отрицательного влияния на вязкость суспензий. Введение ЭКР в суспензии на активированных бентонитах приводит к их несущественному загущению при сохранении текучести суспензии. При­менение НТФ (нитрилотриметилфосфоновой кислоты) или других пони­зителей вязкости позволяет получить 25%-ные суспензии на активиро­ванных бентонитах при одновременном содержании в них необходимого количества крахмалореагента. Снижение склонности смесей к ужимино-образованию можно оценить по времени появления трещин на образцах при мгновенном нагреве. Образцы с полусферической (радиус 25 мм) поверхностью набивают 10 ударами груза на лабораторном копре. Коли­чество ударов увеличено по сравнению с набивкой стандартных образцов с целью создания более жестких условий испытания. При испытании об­разцы помещаются в предварительно нагретый до 900 °С дилатометр и выдерживаются до появления на их поверхности первых трещин. Это время характеризует устойчивость той или иной смеси против ужимино-образования. Смеси содержали (%, мас.): кварцевый песок - 95, черкас­ский бентонит - 5, воду - 2,7 без добавки или с добавкой 0,5 % крахмалореагента.

Введение в смесь на неактивированном бентоните 0,5 % ЭКР по эф­фективности предотвращения образования ужимин сопоставимо с при­менением активированного бентонита (54 и 50 соответственно). Не менее эффективна добавка крахмалореагента и в смеси на активированном бен­тоните (50 и 70 соответственно без добавки и с добавкой ЭКР).

Таким образом, экструзионный крахмалсодержащий реагент являет­ся универсальной добавкой в единые формовочные смеси, обеспечиваю­щей стабилизацию влажности и структурно-технологических свойств смесей и их устойчивость к ужиминообразованию. Массовая доля крах­малистых материалов в смесях составляет: для чугунного литья 0,1...0,5 %, для стального - 0,3...1,0 %.

ЭКР является пищевым продуктом, так как он получается из куку­рузного зерна. Это вызывает определенные сложности при его хранении и использовании. Поэтому литейщики стремятся использовать в качестве противоужиминных добавок непищевые материалы - агримус, древесную муку, асбест и т.п.

На практике наиболее хорошо зарекомендовал себя в качестве противоужиминной добавки формовочный целлолигнин, который получается при переработке дубового сырья после извлечения из него дубового дубильного экстракта к целлолигнину предъявляются следующие требо­вания: внешний вид - однородная, волокнистая масса темнокоричневого цвета; массовая доля влаги - не более 52,0 %; массовая доля золы - не более 2,0 %.

Целлолигнин можно вводить в смесь в исходном состоянии (влаж­ность около 50 %), в высушенном (влажность около 6 %) и в виде водной суспензии. Свойства смесей при различных способах введения целлолигнина приведены в табл. 8. Для сравнения приведены также смеси без добавки и с добавкой 0,5 % ЭКР. Количество целлолигнина в смеси уста­новлено из расчета его одинакового с ЭКР содержания по сухому веще­ству. Количество вводимой добавки 0,5 % принято, исходя из макси­мального содержания ЭКР в смесях для чугунных отливок.

Независимо от способа введения целлолигнина, в том числе в суспензию, его действие на технологические свойства смесей аналогично действию ЭКР, а именно: как и ЭКР, целлолигнин в той или иной мере повышает газопроницаемость, прочность на сжатие и прочность в зоне конденсации влаги, текучесть и формуемостъ, улучшает уплотняемость и снижает осыпаемость формовочных смесей.

Целлолигнин обеспечивает более высокую, чем ЭКР, устойчивость смесей к образованию трещин как на неактивированном (54 и 58 с), так и на активированном (70 и 75 с) бентонитах, что объясняется, по-видимому, волокнистой структурой целлолигнина, которая обеспечивает лучшую связность между песчинками при высокой температуре.

Таблица 8.

Свойства смесей с добавками ЭКР и целлолигнина (ЦЛ) при различных способах его введения