Процесс приготовления смесей включает следующие этапы: предварительную подготовку свежих исходных материалов; подготовку оборотной смеси, регенерацию отработанных смесей; приготовление смесей.

При поступлении в литейные цехи материалы не всегда отвечают требованиям технологии приготовления смесей, их подвергают подготовке, ко­торая обычно осуществляется на складе формовочных материалов.

Подготовка исходных материалов

Формовочный песок сушат, а затем просеивают. Температуру сушки определяют, исходя из содержания в песке глинистой составляющей. Для песков, в которых содержание глинистых составляющих более 10 %, тем­пература сушки не должна превышать 250 - 300 °С. Пески с меньшим со­держанием глинистой составляющей сушат при температуре 500 °С. Сушку пески осуществляют в горизонтальных барабанных сушилах или на уста­новках для сушки в "кипящем" слое.

Формовочные пески с высоким содержанием глинистой составляющей (более SO %) после сушки с целью разминания комьев подвергают дробле­нию с применением оборудования, предназначенного для rpyбого дробления формовочных материалов. К данному виду оборудования относят щековые, валковые, молотковые и роторные дробилки.

Просеивание песка с целью отделения спекшихся комочков и мелких камней (гальки) производят с помощью полигональных барабанных сит или вибрационных установок (грохотов), имеющих размеры ячеек 3-5 мм.

Формовочную глину используют в сухом молотом состоянии или в виде водной суспензии. Подготовка глины заключается в следующем. Комо­вую глину сначала подвергают сушке в барабанных сушилках. Температура сушки обычной глины не должна превышать 200 - 250 °С, а бентонитовой -150 - 180 °С. При более высоких температурах глина будет терять свою связующую способность. Дробление и размол глины обычно производят в две стадии: грубое и топкое дробление. Для тонкого дробления используют шаровые, струйные, вибрационные и другие типы мельниц.

Преимуществом использования глинистой суспензии является устра­нение операций сушки и размалывания, сопровождающихся обильным пылевыделением, а также снижение общего влагосодержания в смеси. С этой целью комовую глину замачивают в баках с водой в соотношениях по массе 1:2 - для обычных и 1:4 - для бентонитовых глин. После истечения срока, достаточного для разбухания глины, ее размешивают в лопастном смесите­ле до получения однородной суспензии плотностью 1,2 - 1,3 г/см³.

Для приготовления песчано-глинистых смесей, предназначенных для чугунного литья, используют глиняно-угольную суспензию, получаемую путем смешивания глинистой суспензии с каменноугольной пылью в соответствующих пропорциях.

Подготовка оборотной смеси

Наиболее высокие и стабильные свойства имеют смеси, приготовленные только из свежих материалов, но экономически не целесообразно использовать такие смеси во всех случаях. Поэтому в качестве основных компонентов применяют оборотную смесь и регенерированный песок.

Отработанная смесь (горелая земля) представляет собой легко рассыпающуюся массу, если в составе применяли низкопрочные связующие типа глин. В случае использования в составе высокопрочных связующих типа жидкого стекла, цемента, смол, горелая земля представляет собой спек­шиеся прочные комья. Для первого типа отработанной смеси возможно частичное восстановление свойств и повторное использование ее уже в качестве оборотной смеси. Для смесей второго типа нужна регенерация, то есть полная очистка от связующего и добавок.

Регенерация отработанных смесей

Применение регенерации песков из отработанных смесей позволяет сократить расход свежих песков, экономить природные ресурсы, сократить затраты на транспорт, способствует созданию малоотходных производств и защите окружающей среды.

Единых требований к качеству регенерированных песков не су­ществует, но каждое предприятие стремится, чтобы требования предъявляемые к регенерированным пескам, были на уровне требований, предъявляемых к свежим пескам данного предприятия.

Методы регенерации песков разделяются на механические, пневматические, гидравлические, термические и комбинированные Выбор метода регенерации определяется составом отработанной смеси назначением регенерированного песка.

Основным методом регенерации песка из отработанных сырых песчяно-глинистых формовочных смесей, широко применяемых за рубежом, яв ляется метод пневматической регенерации. Он основан на разгоне сжатым воздухом потока песка по вертикальной трубе с последующим ударом о неподвижную криволинейную поверхность. Песчинки ударяются друг о друга, трутся и очищаются от пленок неактивного бентонита, углеродистых ве­ществ и специальных добавок.

Механический метод регенерации песков заключается в дроблении отработанной смеси путем механических ударов и последующим ее обеспыливании. Метод является простым и экономичным, но регенерированный песок характеризуется низким качеством. Поэтому часто механический ме­тод комбинируется с другими методами регенерации, например механико-пневматическая, механико-термическая и др.

Сущность термического метода регенерации заключается в окисли­тельном обжиге отработанной смеси при температуре 700 - 900 °С, Отра­ботанная смесь подается в многоподовую обжиговую печь. Затем материал охлаждается и классифицируется.

Метод гидравлической регенерации заключается в перетирании песка в водной среде при одновременном растворении части примесей в воде и последующей классификации песка по крупности.

Кроме перечисленных, применяют и такие комбинированные методы, как гидротермическая, термогидравлическая, термомеханическая, механо-термическая, термо-пневматическая регенерация.

ляется метод пневматической регенерации. Он основан на разгоне сжатым воздухом потока песка по вертикальной трубе с последующим ударом о неподвижную криволинейную поверхность. Песчинки ударяются друг о друга, трутся и очищаются от пленок неактивного бентонита, углеродистых ве­ществ и специальных добавок.

Механический метод регенерации песков заключается в дроблении отработанной смеси путем механических ударов и последующим ее обеспыливании. Метод является простым и экономичным, но регенерированный песок характеризуется низким качеством. Поэтому часто механический ме­тод комбинируется с другими методами регенерации, например механико-пневматическая, механико-термическая и др.

Сущность термического метода регенерации заключается в окисли­тельном обжиге отработанной смеси при температуре 700 - 900 °С, Отра­ботанная смесь подается в многоподовую обжиговую печь. Затем материал охлаждается и классифицируется.

Метод гидравлической регенерации заключается в перетирании песка в водной среде при одновременном растворении части примесей в воде и последующей классификации песка по крупности.

Кроме перечисленных, применяют и такие комбинированные методы, как гидротермическая, термогидравлическая, термомеханическая, механо-термическая, термо-пневматическая регенерация.

Лопаточный тип смесителя применяют для приготовления сыпучих, пластичных и жидких самотвердеющнх смесей.

Производительность лопаточных смесителей непрерывного действия в зависимости от модели составляет от 1 до 10 - 16 т/ч.

В процессе перемешивания достигаются однородность и максимум прочности смеси при заданных ограничениях по другим свойствам,

В зависимости от назначения каждого компонента в смеси, требуе­мого уровня свойств компонента на стадиях приготовления смеси, изготов­ления формы, течения и затвердевания расплава в форме определяют поря­док ввода компонентов, время перемешивания смеси - поэтапное и общее.

39. Смеси песчано-глинистые: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Песчано-глинистые смеси (ГТГС) наиболее распространены в литейном производстве, т.к используется их более 60 % от всего объема формовочных смесей Смесь по физическому состоянию может быть только пластичной, использоваться без отверждения (при формовке no-сырому) и после теплового твердения (при формовке по-сухому). Смесь может быть изготовлена, на основе только свежих материалов или на основе горелой земли с добавлением свежих материалов. Изготовление форм из сырых ПГС экономически выгодно, т.к. сокращается время изготовления отливок, не требуется дополнительного оборудования для сушки форм, однако из-за малой прочности сырых ПГС невозможно их использовать для изготовления средних и крупных отливок Поэтому формовкой по-сырому изготавливают в основном мелкие и средние отливки (- до 1000 кг). ПГС используются в качестве облицовочных, единых и наполнительных формовочных смесей для литья стальных, чугунных и цветных отливок. Смеси для стального литья. Для изготовления стальных отливок ПГС применяются в основном синтетические, т.е. на основе обогащенных или кварцевых песков с введением глинистых связующих. Пески используются средние и мелкие (02 и 016), однако для мелкого литья применяют 016, а для крупного - 0315, но форму тогда окрашивают краской для снижения шероховатости поверхности. При изготовлении отливок из легированных сталей используют более теплопроводные и химически стойкие огнеупорные наполнители: циркон, магнезит, хромомагнезит и др. Единые смеси ПГС для стального литья в настоящее время использу ются редко, т.к. они имеют повышенную склонность к образованию засоров в облицовках, которые ухудшают качество поверхности отливок. Единые смеси ПГС должны иметь сырую прочность на сжатие не ниже 40-60 кПа. Для мелкого и среднего стального литья в облицовочной ПГС возможно использование отработанной смеси. Облицовочная смесь должна иметь сырую прочность на сжатие не ниже 80- 120кПд и в качестве глинистого связующего в основном применяют бентонит в количестве 7-Ф %. Во влажных формах с песчано-бентонитовой облицовкой можно получать ответственные отливки массой до 1000 кг со стенками толщиной 20 мм и более. Влажность смеси выбирается, исходя из зависимости прочности и газопроницаемости смеси от влажности, т.е. с оптимальными свойствами. Для крупных отливок массой более 1000 кг формы из ПГС изготавливают по-сухому. Чем больше масса отливки, тем дольше форма находится под воздействием высоких температур и тем больше вероятность образования пригара Значит в исходных материалах должно содержаться минимальное количество легкоплавких примесей. Для изготовления отливок массой от 5000 до 10000 кг смесь готовят только из свежих материалов, а для отливок более 10000 кг вводят 20-304 пылевидного кварца для повышения противопригарных свойств смеси. Бентонитовые глины, из-за низкого их содержания в смеси, не обеспечивают достаточной прочности после сушки, к тому же они менее огнеупорны, чем каолиновые глины. Поэтому при формовке no-сухому в ПГС используют каолиновые глины от 10 до 20% в зависимости от требуемой прочности (о. min 60 кПя. ortx до 1000 кПа). Для повышения газопроницаемости сухих форм в ПГС вводят добавки опилок, ЛСТ (лигносульфонат технический) в количестве 2-4%. Опилки добавляют для предотвращения образования трещин в отливках, в ЛСТ - для повышения поверхностной прочности форм. Сухая прочность ПГС зависит от влажности смеси до сушки, т.е. влаге в смеси должно быть достаточно, чтобы сформировались прочные глинистые обмазки на зернах песка и межзерновые мостики, которые будут определять сухую прочность. Сухая прочность ПГС зависит также и от температуры сушки, т.к. каждый вид добавки и тип глины требует определенных режимов сушки. Например, при нагревании до 500 °С ПГС без добавок (20% каолина) прочность сначала повышается, но снижается уже после 300- 500"С. смесь с добавкой ЛСТ резко теряет прочность уже после 100 *С ПГС для чугунного литый В чугунолитейных цехах используются ПГС для формовки по-сырому и по- сухому. В сырых формах получают в основном мелкие отливки, в догах - средние и крупные. Применяются также единые, облицовочные и наполнительные смеси. В массовом производстве с высокомеханизированным смесеприготовительным отделением рекомендуется использовать единые ПГС для формовки по-сырому для мелких и средних отливок (от20 до 1000 кг). Таким образом изготовляют детали автомобилей, тракторов, швейных машин, станков и т.д.. в которым предъявляются высокие требования по качеству и чистоте поверхности. При изготовлении таких отливок на автоматизированных формовочно-заливочных линиях используют в основном единые ПГС. Единую смесь приготовляют из отработанной смеси с добавлением свежих материалов после каждой заливки. Замена глины бентонитом резко улучшает свойства смесей и качество отливок; для упрочнения вводят ЛСТ пли крахмалит (до 2 %), как противопригарную добавку вводят каменноугольную пыль или гранулированный уголь, мазут в количестве 0.5-1,5 Ч. Для улучшения газопроницаемости ч податливости смеси вводят древесные опилки, торф, асбестовую, крошку. Облицовочные смеси отличаются от единых повышенным содержанием свежих материалов (песка и глины), повышенным содержанием каменного угля (до 10 %) и упрочняющих добавок, как ЛСТ (1-2%), древесный пек (2-3%), связующих СП, КТ, КВ. СБ. Наполнительная смесь приготовляется из отработанной смеси с добавкой 5-10 % свежей смеси Требования к химическому составу песков не такие жесткие, т.к. температура заливки чугуна в ниже, чем сталей, поэтому кроме кварцевых песков, используемых для, ответственных отливок, могут использоваться пески глинистые (тощие и полужирные). Для мелкого литья применяют мелкозернистые пески фракции 01; 016. для среднего 0,16:0,2 , для крупного и очень крупного - 0315, 04. Прочность смесей в сыром состоянии немного ниже (например, для облицовочных -70-90 кПа), что означает и более низкий расход бентонита (5-6%) или глины Формовочные смеси ПГС для цветного литья. Температура заливки медных сплавов не превышает 1100"С, алюминиевых - 800°Г. а поэтому огнеупорность смесей для цветных сплавов может быть ниже, чем для стали и чугуна. К отливкам из цветных сплавов обычно предъявляют требования по чистоте поверхности, поэтому для них целесообразно использовать смеси с большим содержанием горелой земли (т.к. зерна растрескиваются и становятся мельче, чем в свежей смеси) или мелкозернистые пески группы 01 и мельче Можно добавлять до 40 % пылевидного кварца. Для магниевых сплавов в смеси должно быть минимальное содержание воды. т.к. она способствует окислению их, и минимальное содержание примесей, многие из которых химически активны по отношению к магниевым сплавам. Поэтому, в смеси обычно используют кварцевые пески с добавком 2-4% бентонита при минимальной влажности. Возгорание магния предотвращают введением в смесь фтористых присадок либо серы (3 - 5 %) и борной кислоты (до1%). В качестве противопригарной добавки для медных сплавов вводят в смесь мазут.

40. Песчано-смоляные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Данный тип смесей характерен тем. что в качестве связующего материала в их состав вводят искусственные (синтетические) смолы: фурановые, фенолформальдегидные. карбамидоформальдегидные и др. Процесс твердения синтетических смол связан с переводом полимеров с низкой молекулярной массой в полимеры с высокой молекулярной массой и зависит от способности их функциональных групп к межмолекулярному взаимодействию. Процессы отверждения синтетических смол, в зависимости от структуры получаемых полимеров и от наличия побочных продуктов химических реакций, называют полимеризацией или поли конденсацией. При использовании синтетических смол, функциональные группы которых не способны к межмолекулярному взаимодействию, их твердение производят в присутствии катализаторов. При использовании смол. функциональные группы которых склонны к межмолекулярному взаимодействию (например, термореактивных фенол формальдегидных смол), их твердение осуществляют без катализаторов, при этом ускорение процесса отверждения достигают тепловым воздействием. Песчано-смоляные смеси являются дорогостоящими, поэтому их в основном применяют только для изготовления стержней и оболочковых форм. Данный тип смесей имеет ряд преимуществ перед песчано-жндкостекольными, а именно: лучшие условия удаления стержней из отливок (стержни высыпаются при выбивке отливок из форм), а также более значительную удельную прочность связующего материала, позволяющего использовать эти смеси для стержней сложной конфигурации ответственного назначения. К числу недостатков песчано-смоляных смесей откосят их токсичность - при заливке форм выделяются вредные вещества, такие как фурфурол, формальдегид и другие, поэтому в помещении литейного цела необходимо обеспечить усиленную местную вентиляцию. Пластические смеси упрочняют как м счет введения добавок катализаторов, ускоряющих протекание реакций полимеризации смолы, тан и тепловой обработкой. Песчано-смоляные смеси, твердение которых осуществляют за счет введения катализаторов, получили название холоднотвердеющих ХТС. Изготовленные из них стержни упрочняются непосредственно я стержневых ящиках и не требуют тепловой обработки. Одной из разновидностей теплового метода упрочнения стержнем, изготовленных из песчано-смоляных смесей, является кратковременная их выдержка в нагретом до определенной температуры стержневом ящике. Процесс, основанный на данном методе тепловой обработки стержней, называют процессом изготовления стержней в горячих ящиках. В зависимости от класса применяемых смол температура нагрева ящика должна составлять 220-280*0, а выдержка в нем стержня должна осуществляться в течение 40-70с до полного его отверждения. В настоящее время наибольшее распространение получили холоднотвердеющие смеси, из которых изготовляют стержни различного класса сложности при единичном и серийном производстве отливок. При изготовлении холоднотвердеющих смесей применяют ряд марок синтетических смол, наибольшее распространение из которых получили следующие ОФ-1. ФФ-1Ф, ФФ-1CM, УКС-Л, КФ-90. КФ-40, СФ-480. ФФ-65С и др. В качестве катализаторов при изготовлении холоднотвердеющих смесей наибольшее распространение получили бензосульфо кислота БСК и ортофосфорная кислота ОК. Бензосульфокислота представляет собой хорошо растворимый в воде кристаллический материал. Используется в виде водного раствора плотностью (1,2-1.25)10^3 кг/м3 в качестве катализатора для отверждения смол класса ОФ-1, ФФ-1Ф и смол других классов. Ортофосфорная кислота в виде водного раствора плотностью (1,2-1.55)10^3 кг/м3 используется в качестве катализатора для отверждения смол КФ-90, УКС-Л и других смол карбамидофуранового класса. В горячих ящиках изготавливают в основном мелкие стержни сложной конфигурации в условиях массового производства. Для изготовления смесей, упрочняемых в горячих ящиках, применяют следующие марки синтетических смол: смесь фенолоспирта с карбамидом, ФФ-lC, КФ-90 и некоторые другие. Для ускорения процесса отверждения песчано-смоляных смесей в горячих ящиках используют водный раствор соляной кислоты, а также катализаторы ЛСФ, AM и др. Катализатор ЛСФ представляет собой концентрат сульфитно-спиртовой барды. подкисленной ортофосфорной кислотой; применяется при использовании смолы КФ-90. Жидкие смеси применяют для изготовления стержней, твердение которых осуществляют как за счет тепловой обработки, так и за счет введения катализатора. В качестве добавки, способствующей переводу смеси в жидкое состояние, применяют сульфонол НП-1. При изготовлении жидких самотвердующих смесей применяют синтетические смолы марок КФ-35; КФ-90 и МФС-1 В качестве пенообразователя а смесь вводят сульфонол НП-1, а в качестве катализатора - 70%~й раствор бензосульфокислоты (БСК).

41. Жидко-стекольные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Песчано-жидкостекольные смеси широко применяются при единичном и серийном изготовлении форм и стержней. Одной из причин широкого использования этих смесей является возможность упрочнения форм и стержней без теплового воздействия. Упрочнение может быть осуществлено выдержкой на воздухе (подвяливание), продувкой углекислым газом, или введением в смесь химического реагента, вызывающего аналогично углекислому газу коагуляцию жидкого стекла. Второй причиной является то, что благодаря использованию тепловой сушки продолжительность процесса упрочнения этих смесей значительно меньше, чем песчано-глинистых. Третьей причиной широкого применения данных смесей можно считать относительно низкую стоимость жидкого стекла, простоту его изготовления и нетоксичность этих смесей.

Существенным недостатком песчано-жидкостекольных смесей является плохая выбиваемость и регенерируемость вследствие повышенной спекаемости жидкого стекла с формовочным песком, а также ограниченное использование отработанных смесей в связи с тем, что в приготовляемых смесях накапливается содержание оксида

натрия Na2О, который снижает огнеупорность смесей.

При изготовлении форм и стержней применяют два вида песчано- жидкостекольных смесей: пластичные и жидкие. Пластичные смеси применяют в качестве облицовочного слоя. Упрочнение готовых форм и стержней осуществляют воздушной сушкой – подвяливанием на воздухе в течение 2–8 ч; тепловой сушкой при температуре 220–250°С в течение 0,5–1 ч и химическим путем. При химическом упрочнении применяют продувку форм и стержней углекислым газом, вводя в смесь порошкообразные добавки феррохромового шлака или

нефелинового шлама, а также жидкие добавки – ацетаты этиленгликоля (АЦЭГ) либо пропиленкарбонат. Время отверждения пластичных самотвердеющих смесей (ПСС) составляет около 40–60 мин, при этом смесь приобретает значение прочности на разрыв в пределах 0,07.0,13 МПа (0,7.1,3 кг/см2), а по прошествии более длительного времени прочность повышается до 0,7 МПа (7,0 кг/см2) и более.

Важное преимущество смесей с продувкой СО2 и ПСС по сравнению с обычными способами изготовления форм и стержней состоит в том, что упрочнение смесей происходит в контакте с оснасткой, что повышает точность размеров отливок.

42. Смоляные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Связующими материалами в песчано-смоляных смесях являются синтетические смолы. Процесс твердения синтетических смол связан с переводом полимеров с низкой молекулярной массой в полимеры с высокой молекулярной массой. Процессы отверждения синтетических смол, в зависимости от структуры получаемых полимеров, называют полимеризацией или поликонденсацией. В зависимости от типа синтетических смол их твердение может происходить в присутствии катализаторов и без катализаторов, у которых отверждение достигается тепловым воздействием.

Песчано-смоляные смеси (ПСС) достаточно дорогие и поэтому применяются в основном для оболочковых форм и стержней. ПСС имеют ряд преимуществ перед песчано-жидкостекольными:

− легкое удаление стержней (они высыпаются при выбивке отливок из форм);

− высокая производительность процесса при времени контакта с горячей оснасткой от 15 до 60 с;

− возможность регенерации отработанных смесей.

К недостаткам ПСС относят их токсичность – при заливке форм выделяются вредные вещества, такие, как фурфулол, формальдегид и др., поэтому в литейном цехе необходимо обеспечивать усиленную вентиляцию.

В литейном производстве применяют сыпучие, пластичные и жидкие песчано-смоляные смеси. Сыпучие смеси в исходном состоянии характеризуются отсутствием связи между зернами. Они применяются при изготовлении форм и стержней. Упрочнение смесей осуществляется с помощью тепловой обработки в два этапа: первый этап – в течение 20–30 с – в контакте с модельной или стержневой оснасткой, нагретой до 180–240°С; второй – в течение 1–4 мин – в печи с температурой рабочего пространства 350–450°С. При изготовлении сыпучих смесей используют термоактивные фенолоформальдегидные смолы. Применяют плакированные и неплакированные песчано-смоляные смеси. В плакированных смесях смола покрывает тонкой пленкой зерна формовочного песка.

Плакирование песчано-смоляных смесей может быть произведено горячим и холодным способами. При горячем способе плакирования смола переходит в жидкое состояние в смесителе под действием горячего песка. При интенсивном перемешивании смола обволакивает зерна формовочного песка и при последующем охлаждении и перемешивании застывает на зернах в виде тонкой пленки. После просеивания и окончательного охлаждения смесь хранится в коробах, откуда распределяется по стержневым автоматам. При холодном плакировании перевод смолы в жидкое состояние происходит за счет растворения ее ацетоном или другими растворителями. При перемешивании смеси с одновременной продувкой через смеситель холодного воздуха растворитель испаряется и смола в виде тонкой пленки остается на зернах формовочного песка.

Плакирование позволяет получить смеси с высокими физико-механическими (на 25–30%) и технологическими свойствами. Для приготовления песчано-смоляных смесей применяют обогащенные кварцевые пески с содержанием глинистой составляющей не более 0,5%, так как глина существенно увеличивает расход смолы, удорожает смесь и ухудшает ее свойства.

43. Сульфитные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Данный тип смесей характеризуется тем, что в качестве связующего материала в них используют сульфитно-дрожжевую бражку СДБ в количестве 2–5%.

Основу СДБ составляют лигносульфонаты, и процесс твердения связывают с их поликонденсацией. Твердение данного типа смесей осуществляется за счет тепловой обработки или за счет введения добавок химических реагентов (окислителей), вызывающих поликонденсацию лигносульфонатов и самотвердение. При тепловой обработке процессу поликонденсации лигносульфонатов предшествует процесс возгонки растворителя (воды), содержащегося в связующем материале, который сопровождается резким сокращением объема связующего и возникновением в пленках на зернах песка микротрещин, вызывающих снижение прочности смеси. С целью предупреждения процесса образования микротрещин используют два способа.

Первый способ основан на введении в смесь добавки пластификатора, который создает условия для устранения напряжений, вызывающих образование микротрещин. В качестве пластификатора используют техническую мочевину в количестве 12% от содержания связующего материала в смеси.

Второй способ основан на введении в смесь мелкозернистых добавок, создающих каркас в пленках связующего, который разобщает их на мелкие зоны; при этом процессы, связанные с возгонкой растворителя в пленках связующего, протекают без значительных концентраций внутренних напряжений. В качестве такой добавки используют пылевидный кварц в соотношении к связующему материалу 1:1. При самотвердении смеси возгонки растворителя не происходит. В этом случае содержащаяся влага в связующем материале лишь локализуется (защемляется) пространственно-сетчатой структурой макромолекул лигносульфонатов. В качестве добавок, вызывающих самотвердение песчано-сульфитных смесей, используют хромовый ангидрид Сr2O3, бихроматы натрия и калия и персульфат аммония в количестве от 0,2 до 0,7% от массы смеси.

По сравнению с песчано-смоляными данный тип смесей экономичнее, так как в состав его входит недорогой и недефицитный связующий материал, а также менее токсичная упрочняющая добавка.

Применяют пластичные и жидкие песчано-сульфитные смеси.

Пластичные смеси используются для изготовления мелких стержней, упрочняемых в горячих ящиках в условиях крупносерийного и массового производства, а также для изготовления самотвердеющих литейных форм и стержней взамен песчано-глинистых и песчано-жидкостекольных смесей при чугунном и стальном литье.

При изготовлении смесей, предназначенных для получения стержней в горячих ящиках, помимо указанных выше добавок, в состав смеси вводят строительный гипс или мылонафт, которые повышают прочность стержней при извлечении из ящика, а также добавку поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), снижающей гигроскопичность

стержней. Продолжительность твердения стержней в ящиках, нагретых до 230–280°С (толщина стенок изготовляемых стержней не должна превышать 30–40 мм), составляет 1,0–2,0 мин.

При изготовлении самотвердеющих смесей в их состав в качестве отвердителя вводят добавку хромового ангидрида в виде водного раствора плотностью 1,3·103 кг/м3, а также синтетических жирных кислот (СЖК), предотвращающих пенообразование в процессе приготовления смесей. Самотвердеющая смесь с добавкой СЖК относится к легкоуплотняемому виду, поэтому изготовление форм и стержней может быть осуществлено на вибростолах.

Жидкие песчано-сульфитные смеси применяют для изготовления форм и стержней. Упрочняют их как за счет тепловой обработки, так и за счет введения в смесь химических реагентов, вызывающих самотвердение. При изготовлении смесей, предназначенных для получения стержней в горячих ящиках, в качестве добавки, способствующей переводу смеси в жидкое состояние, используют сульфонол НП-1, а для повышения прочности стержня при его извлечении из ящика– фенолоспирт. Продолжительность упрочнения стержней в ящике, нагретом до 300°С, составляет 1,0–1,5 мин.

44. Фосфатные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Металлофосфатные связующие композиции применяют для ХТС, для изготовления стержней, упрочняемых тепловой сушкой и в нагретой оснастке, в сочетании с ЭТС для получения оболочек при литье по выплавляемым моделям.

Формовочные смеси с металлофосфатными связующими имеют ряд преимуществ по сравнению с другими связующими: высокие прочность и термостойкость, хорошую выбиваемость, нетоксичность и возможность повторно использовать связующие свойства фосфатов.

Хорошая выбиваемость железофосфатных смесей связана с превращением термодинамически неустойчивых фосфатов двухвалентного железа, образовавшихся в отвержденной композиции, в фосфаты трехвалентного железа. Этот переход сопровождается резким разупрочнением структуры.

Для магнийфосфатных ХТС применяют магнийсодержащие материалы, которые при взаимодействии с Н3РО4 имеют различную активность (время затвердевания) – от 1–3 (для каустического магнезита) до 54–80 с (для хромомагнезита). При твердении композиции MgO–H3PO4 выделяется теплота, по количеству которой можно судить о характере твердения.

Фосфатные смеси имеют легкую набиваемость, высокую прочность, небольшую деформацию при высокой температуре. Смеси с железофосфатной композицией в жидком варианте используют для отливок из углеродистых, хромоникелевых и высокомарганцевых сталей массой от 100 кг до 10 тонн.

45. Песчано-масляные смеси: достоинства, недостатки, рекомендации по их применению.

Название данного типа смесей условное, так как в настоящее время вместо масляных связующих широко используются их заменители (связующие П, ПТ, ГТФ, КО и др.), не содержащие в своем составе растительных масел.

Песчано-масляные смеси широко применяют для изготовления ответственных стержней I, II и III классов в условиях мелкосерийного и крупносерийного производства отливок. Упрочнение стержней, изготовленных из данного типа смесей, как правило, осуществляют тепловой обработкой – сушкой, температура которой зависит от природы применяемого связующего материала и колеблется от 170 до 180°С при использовании в качестве основного связующего крепителя М, декстрина, пектинового клея, а при использовании крепителей П, ПТ, ГТФ – до 200–220°С. Помимо связующих материалов, в состав песчано-масляных смесей вводят добавки формовочной глины с целью повышения прочности стержней во влажном состоянии и предупреждения их деформации под влиянием собственной массы, а также добавки СДБ. Кроме указанных выше добавок, при литье сплавов на основе

магния в состав смесей вводят специальные добавки: борную кислоту, фтористую присадку, которые предупреждают процесс окисления сплава в литейной форме.