Основы дизайна. Художественная обработка металла. Учебное пособие

Формовочные материалы. В зависимости от их применения формовочные материалы подразделяются на исходные материалы и смеси, а исходные в свою очередь – на основные и вспомогательные. Они имеют также рабочие свойства: природные и технологические. Природные свойства характерны для исходных формовочных материалов – песков и глин. Относятся к ним морфологический, зерновой и химический составы материалов. Рассмотрим это подробнее.

Морфологический состав. При разрушении горных пород образуются размельченные частицы, которые являются основой формовочных смесей. Они переносятся силами природы на большие расстояния и образуют залежи.

Зерновой состав

– это размер и форма зерен формовочного материала, соотношение их между разными размерами. Он влияет на свойства формовочных песков. Размер зерен песка влияет на качество поверхности отливки. Более чистая поверхность получается при применении мелкого песка.

Химический состав. Зная химический состав формовочного материала, наличие в нем вредных и полезных примесей, можно определить возможность применения его для приготовления формовочных смесей со свойствами, обеспечивающими получение отливок хорошего качества.

К основным формовочным материалам относятся пески, глины и связующие.

Формовочные пески.

Это осадочные горные породы, основную часть которых составляет кварц. Кварцевые пески имеют белый цвет. Различные оттенки формовочному песку придают примеси. Чем их меньше, тем песок светлее и огнеупорнее. Формовочные пески кроме зерен кварца содержат глину. В зависимости от содержания глинистой составляющей, кремнезема и вредных примесей кварцевые пески делятся на три класса: Об1 К, Об2 К, Об3 К (обогащенные). По содержанию кремнезема – на четыре класса: 1 К, 2 К, 3 К, 4 К и глинистые пески по содержанию глины на четыре класса: Т – тощий, П – полужирный, Ж – жирный, ОЖ – очень жирный.

Формовочные глины. Формовочные глины – это горная порода, которая после смачивания становится очень пластичной. Поэтому их применяют в качестве связующего частиц наполнителя при изготовлении прочных формовочных смесей.

Формовочные глины в зависимости от минерального состава делятся на виды, по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии – на группы, а в сухом состоянии – на подгруппы.

Связующие.

Это вещества, скрепляющие зерна песка в формовочной смеси. Самой распространенной является глина. Но ее применение имеет много недостатков. Она увеличивает пригар формовочной смеси на стенках отливок, уменьшает податливость, газопроницаемость, текучесть смеси.

Для того чтобы этого избежать применяют в качестве связующих особые материалы – крепители. Их вяжущая способность характеризуется удельной прочностью, под которой понимается прочность сухого образца, приготовленного из смеси с испытуемым крепителем, приходящаяся на 1 % содержания его в смеси.

Лучшими крепителями для стержней считаются растительные масла (льняное, конопляное), а также приготовленные из них олифы. Стержни, приготовленные из таких смесей, обладают высокой прочностью (в сухом виде), хорошо выбиваются из отливки, что очень важно при художественном литье.

В связи с тем, что масляные крепители дорого стоят, применение их ограничено. Большое распространение получили крепители П, сульфитно-спиртовая барда СП и СБ, декстрин, жидкое стекло.

Вспомогательные формовочные материалы. Стенки формы прогреваются до очень высокой температуры (1400 °C), вследствие чего происходит быстрое испарение влаги, содержащейся в формовочной смеси, и выгорание связующих материалов с образованием паров и газов при заливке расплавленного металла. Он может просачиваться в поры формы между зернами песка, часто сплавляя их. Все это отрицательно сказывается на качестве отливаемого изделия. Например, продолжительный нагрев стенки формы может привести к образованию в ней трещин и появлению их отпечатков на поверхности отливок; пары и газы могут проникнуть и остаться в металле, образуя в стенке отливки газовые раковины.

Образование шероховатостей поверхности отливки происходит из-за просачивания металла и вследствие этого пригара песка к ее стенкам. Пригар песка иногда приводит к неисправимому браку.

Для предупреждения подобных явлений применяются вспомогательные формовочные материалы. К ним относятся различного рода добавки, припылы, краски, натирки, формовочные клеи, разделительный песок и пр.