Виды и состав смесей
К формовочным смесям для литья предъявляются следующие требования:
- механическая прочность,
- теплопроводность,
- газовая проницаемость,
- огнестойкость,
- теплоемкость.
Формовочные и стержневые смеси обладают одинаковыми свойствами. Но к стержням предъявляются более высокие требования, потому что на него расплавленный металл оказывает более сильное давление.
Состав различных смесей
Формовочные смеси делятся на три типа:
- единые,
- облицовочные,
- наполнительные.
Единая смесь предназначается для наполнения всего объема литейной формы. В полном объеме используется при машинной формовке при выпуске отливок в большом количестве. Для ее приготовления используется большой объем еще неиспользовавшихся материалов.
Облицовочная смесь предназначена для получения слоя формы, контактирующего непосредственно с расплавом. Его толщина зависит от типа смеси и тяжести отливки и составляет 20-100 мм. Для того чтобы дополнить оставшийся объем используется наполнительная смесь.
Состав формовочной смеси напрямую зависит от формы и метода ее изготовления. Формирование песчано-глинистых форм происходит двумя способами, в результате которых получаются сухие и сырые формы. Для их податливости при формировании в смесь вводятся сгорающие наполнители – торф или древесные опилки. В состав подсушиваемых форм кроме глины и песка закладываются крепитель, измельченный асбест и барда.
Кроме них используются:
- быстро отверждающиеся,
- самостоятельно отверждающиеся,
- твердеющие при химическом преобразовании,
- жидкостекольные составы.
В быстро отверждающихся смесях связкой выступает жидкое стекло. Если для сушки жидкого стекла необходима теплая продувка, то в данном случае отвердение происходит за счет феррохромового шлака.
Классификация формовочных смесей
Самостоятельно отверждающиеся составы в первоначальном состоянии жидкие. Затем в них вводятся ПАВ и песочный наполнитель. Такой состав сохраняет текучесть не более 10 минут. Поэтому они приготавливаются на формовочных участках.
Химически отверждающиеся смеси имеют малый срок жизни. В следствие чего в смесь добавляется едкий натр.
Жидкостекольные разновидности после формирования подвергаются сушке продуванием углекислым газом. В процессе сушки протекают химические реакции: образование кремниевой кислоты и углекислого натрия.
Для изготовления стержня, например, первого класса, смесь целиком состоит кварца и крепителей. Для формовки крупных стержней используется 1/3 часть использованного и восстановленного состава.
Температура плавления цветных металлов значительно ниже, чем у сталей и чугунов. Из-за чего формовочные смеси имеют меньшую огнеупорность. Для литья бронзы и медных сплавов формовочные составы готовят при использовании глинистого песка П класса. Такие наполнители как борная кислота, серный цвет или фтористая присадка используются для литья алюминия. Они препятствуют активному окислению расплава.
Разновидности сплавов
Бронза включает в свою основу медь и легирующие добавки (бериллий, свинец, алюминий, кремний и олово). Во всех ее сплавах присутствуют и такие компоненты как цинк, фосфор и пр. Помимо бронзы современная промышленная индустрия занимается изготовление и иных сплавов из меди — константан, копель, нейзильбер, мельхиор, латунь и т. д.
Количество и тип легирующих компонентов в составе бронзового сплава определяет его химические и физические характеристики, а также расцветку материала.
Марки сплавов бронзы, температура плавления которых лежит в пределах от 930 до 1140 градусов Цельсия, имеют свою маркировку. По химическому составу сплавы на основе бронзы классифицируются на:
Сочетать олово с медью для получения бронзы люди научились очень давно. Олово делает материал крепче, а также уменьшает его температурные показатели плавления. Ярким примером данной разновидности сплава считается колокольная бронза. В ней содержится двадцать процентов олова и восемьдесят процентов меди. Однако изделия, сделанные на основе колокольной бронзы, характеризуются высокой хрупостью.
Читать также: Устройство для нарезки резьбы на стальных трубах
Бронзы безоловянного типа, как видно из названия, не имеют олова в составе. Такие сплавы сегодня выделены в отдельные категории бронз:
- Бериллиевые — наиболее крепкие, многими характеристиками превосходят сталь,
- Кремне-цинковые — обладают повышенной стойкостью к стиранию (преимуществом таких бронз данной группы считается и то, что будучи расплавленными они имеют высокую текучесть),
- На основе алюминия и меди — отличаются высокой антикоррозийной защитой и прекрасными антифрикционными качествами.
В настоящее время наибольшее распространение имеют бронзы, в состав которых добавлено олово. Для целей маркировки материала независимо от состава применяется обозначение «Бр», после которого указаны используемые добавки и их содержание в материале. Для примера можно произвести расшифровку бронзы «БР ОЦСНЗ-7−4−2-. В этом оловянном сплаве содержится олово, цинк, свинец и никель. Цифры обозначают их процентное содержание в бронзе. Состав любой марки бронзы может содержать и иные элементы, имеющие следующие обозначения:
- А — алюминиевые сплавы,
- Б — сплавы на основе бериллия,
- Ж — обыкновенное железо,
- К — кремниевый элемент,
- Мц — обычный марганец,
- Ф — фосфор.
Требуемые свойства
Для получения качественной отливки необходима литейная форма, изготовленная из ингредиентов, подобранных под разлив определенного металла. Формовочная смесь для литья должна обладать определенной влажностью. При малой влажности форма склонна к осыпаемости, что затрудняет формовку.
Плохая газовая проницаемость провоцирует образование в отливке дефектов — газовых пор и раковин. Из-за чего необходим песок крупной фракции (более 50%).
Свойства формовочных смесей характеризует твердость. Она зависит от равномерности и степени уплотнения. Уплотнение формы сверх нормы провоцирует появление таких дефектов как:
- пригар,
- распор,
- вскип.
Литье в песчано-глинистую форму
Высокая прочность формы и стержня не позволяет изменять геометрию отливки. Чтобы ее получить применяются специальные связующие материалы.
Литье алюминия и литье бронзы
Алюминиевое литье — процесс получения алюминиевых изделий способом заливки (литья) расплавленного металла в специальную форму. Такая форма получила название «литейной формы».
Рабочая часть литейной формы представляет собой полость, в которой жидкий металл охлаждается и затвердевает, получая вид конечного изделия. Алюминий обладает важным для литья свойством — жидкотекучестью, то есть способностью принять конфигурацию литейной формы.
Жидкотекучесть зависит от свойств металла: химического состава и структуры. Известно, что хорошими литейными свойствами обладает не чистый металл, а его сплавы.
Известно множество видов литья алюминиевых сплавов, наиболее широкое применение получили:
- литье в землю,
- литье в формы ХТС (литье в песок),
- литье в свободную металлическую форму (кокиль),
- литье под давлением,
- центробежное литье.
Литье в формы ХТС (формы на основе холодно твердеющей смеси) — относительно простой и технологичный способ изготовления отливок. Он позволяет изготавливать отливки со сложной плоскостью разъема формы и поднутрениями на поверхности. Поверхность получается с хорошим качеством, практически не требует дальнейшей обработки. Высокая точность позволяет давать минимальные припуски на механическую обработку, а многие поверхности получать сразу без обработки.
Литье в землю и литье ХТС
Ближайшая альтернатива литья в песчаные формы — литье алюминия в землю с очень низкой ценой за килограмм отливки. Многие заводы успешно применяют эту технологию. Она подходит для грубых заготовок, которые затем полностью обрабатываются (или когда качество не имеет значения).
Обработка при литье в землю стоит дорого: припуски даются не менее 5мм (бывает до 40мм), обрабатываются практически все поверхности детали. Внедренная в металл смесь портит инструмент, в ходе обработки часто вскрываются поры и раковины.
Иногда наполовину обработанную деталь приходится заваривать прямо на станке или отправлять в брак из-за вскрывшихся дефектов.
Литье в формы на основе ХТС позволяет получать точные и качественные поверхности. Часть поверхностей можно оставлять без обработки (если точности ЛТ4 и шероховатости от Rz80 достаточно). Там, где обработка необходима, припуски могут достигать 1-3 мм.
Чем меньше в отливке «лишнего» металла, тем более технологичной она оказывается. Более легкая и тонкая отливка получается плотнее, поэтому вероятность вскрытия раковин и пор в ходе обработки ниже на порядок.
Меньшая масса отливки позволяет устанавливать стоимость отливки близкой к стоимости литья в землю, хотя стоимость за килограмм литья будет разной.
Итоговая стоимость литой детали оказывается сопоставима, несмотря на то, что цена за кг при литье в формы ХТС выше, чем при литье в землю. А если учесть существенное снижение количества брака, сокращение часов на обработку детали и увеличение ресурса инструмента, для многих литых деталей этот вид литья оказывается выгоднее.
Приготовление смесей
Процесс приготовления формовочных и стержневых смесей проводится в три этапа. Первый этап — подготовительный. Здесь происходит подготовка еще неиспользованных материалов. Проводится сушка, дробление и последующее просеивание.
На втором этапе происходит подготовка отработанного состава. Это позволяет экономить на материалах. Процесс начинается на охладительных барабанах. Происходит выбивка, размельчение, охлаждение.
Формовочные смеси для литья готовятся на третьем этапе в смесителях. Широкое применение нашли катковые модели. Они используются для приготовления таких составов как:
- единые,
- стержневые смеси,
- облицовочные,
- с добавками: вязкие,
- жидкие,
- пылевидные.
При больших объемах выпуска производство автоматизировано. Механизация процессов отражается на снижении себестоимости продукции.
Формовочные смеси для литья
Литейное производство достаточно простой и широко распространенный технологический процесс для получения отливок различного размера и разнообразной формы. Получение деталей методом литья практикуется в автомобилестроении, станкостроении, вагоностроении и многих прочих отраслях машиностроения. Для получения полых или с множеством отверстий отливок используются стержневые и формовочные смеси различных составов. Экономически обосновано использование песчано-глинистых форм при массовом производстве.
Состав смесей зависит от:
- способа формовки:
- ручная,
- машинная,
- типа металла:
- сталь,
- чугун,
- цветной металл и его сплавы,
- типа производства:
- единичное,
- серийное,
- массовое,
- типа литья,
- технологического оснащения.
Материалы, которые используются для получения формовочных смесей, подразделяются на следующие группы:
- песчаник,
- различные сорта глины,
- вспомогательные: связующие материалы,
- противопригарные смазки и покрытия,
- огнеупорные,
- специальные.
Глинистые пески могут содержать глины в своем составе до 50%. Делят их по количеству содержания глины на:
- тощие – до 10%,
- полужирные – до 20%,
- жирные – до 30%,
- очень жирные – до 50%.
Также используются кварцевые пески. Силикатная основа позволяет принимать в форму расплав, температура которого достигает 1700С.
Получение отливок высокого качества требует использования противопригарных покрытий и материалов мелкой фракции, чтобы предупредить образование в форме пор.
bredent-техника литья. Дентальное литье — точность
Поэтому гипсовая формовочная смесь используется только для литья золотосодержащих сплавов с температурой ликвидус ( 1:°л ) от 1040 ° C, которые заливают в собранную форму, подогретую до 670 ° C. Охлаждающий эффект формовочной массы залитой формы не дает расплаву достичь температуры 980 ° C.
Фосфатные формовочные смеси Высокая устойчивость фосфатов к воздействию температуры позволяет использовать эти формовочные смеси для всех сплавов, применяемых в зубопротезной технике.
Поэтому они нашли широкое применение. Кремниевый золь в сочетании с дистиллированной водой в качестве связующего компонента обеспечивает широкий диапазон регулирования расширения и делает эту группу формовочных материалов соответствующей всем требованиям зуботехнической лаборатории. Силикатные формовочные смеси
Исходя из факта, что расширение формовочной мас сы этого типа не регулируется, ее можно применять только для литья съемных и несъемных конструкций из сплавов неблагородных металлов.
Кварц и кристо балит имеют высокий коэффициент теплового рас ширения, что делает невозможным их применение для сплавов благородных металлов, требующих мини мального расширения формовочной смеси.
Во время формовки и заливки происходит испарение кислоты и соединение кислотных паров с вдыхаемым воздухом, нанося вред здоровью зубного техника.
Гипсовые формовочные смеси | Очень легко разупрочняются после заливки и позволя ют без труда извлекать отлитые детали с незначитель ной окисной пленкой. Высокий процент содержания кристобалита в формовочной смеси дает возможность получать гладкие поверхности отливки. | Всего лишь одно ограничение при использовании: опасность насыщения отливки серой. Материалы тонко реагируют на условия хранения, обработки и процесс предварительного нагрева. |
Фосфатные формовочные смеси | Могут применяться для всех отраслей промышленности и техники. Очень широкие возможности управления расширением. Высокая точность при литье мостовид ных протезов большой протяженности. При правиль ном режиме складирования на продолжительный срок сохраняют свойства. | Жесткие и вследствие этого плохо разупрочняются. Прочная оксидная пленка, сложнее операции очистки. Чувствительны к процессу предварительного нагрева, а также к прямому воздействию света и тепла. Их нельзя охлаждать ниже 4 ° C. |
Силикатные формовочные смеси | Очень легко разупрочняются после заливки. Экономич ны. Формовочную массу можно подобрать очень точно в зависимости от области применения (например, для сплавов неблагородных металлов). | Подходят только для неблагородных сплавов. Образуют шероховатую поверхность отливки. Вследствие этого до полнительно должна быть применена мелкодисперсная формовочная смесь. При обработке формовочной массы используют кислоту, что может вызвать определенные сложности. |