Mješavine za kalupljenje. Za izradu kalupa i jezgri koriste se različite mješavine kalupa i jezgri, čiji sastav ovisi o načinu oblikovanja, vrsti legure, prirodi proizvodnje, vrsti odljevka i tehnološkim sredstvima i materijalima koji su dostupni. proizvodnju.

U zavisnosti od upotrebe kalupljenje od peska i gline smjese se klasificiraju na sljedeći način:

• nanošenjem tokom oblikovanja (oblaganje, punjenje i uniforma);
• prema stanju kalupa prije izlivanja (za mokre, suhe, osušene i hemijski otvrdnute oblike);
• prema vrsti legure koja se sipa u kalup (za liveno gvožđe, čelik i odlivke od obojenih gvožđa).

Smjesa za oblaganje koristi se za oblaganje radne površine kalupa. Debljina obložnog sloja ovisi o sastavu smjese za oblaganje i veličini odljevka (od 20 do 100 mm i više). Povrh obložene smjese u tikvice se sipa smjesa za punjenje, koja se pravi od reciklirane zemlje uz dodatak 5-10% svježih materijala (pijesak, glina).

Pojedinačna mješavina služi za punjenje cjelokupnog volumena kalupa i koristi se za proizvodnju malih i srednjih odljevaka u serijskoj i masovnoj proizvodnji. Pojedinačna mješavina razlikuje se od mješavine punila po velikom sadržaju svježih materijala i određenoj količini specijalnih aditiva (mljeveni ugalj, tresetna smola, itd.).

Mješavine za suhe forme razlikovati od mješavine za sirove oblike manji sadržaj cirkulirajuće smjese i povećani postotak gline i vode. Često se oblici koji se suše izrađuju od smjesa za oblaganje i punjenje, a za povećanje njihove savitljivosti u smjesu se dodaju zapaljivi aditivi (piljevina, treset itd.).

Smjese za sušenje oblika Sadrže radnu mješavinu, svježe materijale (pijesak i glina) i pričvrsne elemente (SP, SB). Kao smjese za oblaganje našle su široku primjenu u proizvodnji srednjih i velikih kritičnih odljevaka. U zavisnosti od težine odlivaka za koji se kalup izrađuje, vreme sušenja je 20-60 minuta. U moskovskoj livnici željeza "Stankolit" mješavine se koriste za proizvodnju odljevaka težine do 1000 kg, koji se suše 30 minuta.

Sastav smjese se sušio 30 minuta(% zapremine)

Lukhovitsky pijesak 1K315A (GOST2138-56) 88-89

Glina za oblikovanje FV-1 1-2

Drvna piljevina 5

Azbestni čips 5

Pričvršćivač SB (preko 100%) 1.5

Sulfitno-alkoholna taloga (preko 100%) 2-3

Kada se kalupi osuše, na radnim površinama se formira jak, tvrdi sloj koji utiče da odlivci dobiju čistu površinu i povećanu preciznost.

Smjese za kemijski očvršćavajuće kalupe izrađen od kvarcnog pijeska sa dodatkom 4,5-6,5% tekućeg stakla i 1,5% kaustične sode u koncentraciji od 10-20%. Dodavanje kaustične sode u smjesu (vidi stranicu 25) omogućava vam da očuvate tehnološka svojstva na duže vrijeme, kao i da povećate čvrstoću smjese nakon kemijskog stvrdnjavanja. Za odljevke od livenog gvožđa težine od 1000 do 5000 kg, u fabrici Stankolit se koristi hemijski očvršćavajuća mešavina sledećeg sastava.

Sastav hemijski očvršćavajuće smjese(% zapremine)

Lukhovitsky pijesak 1K315A (GOST 2138-56) 88-89

Glina za oblikovanje FV-1 3-4

Mleveni ugalj GK 8

Tečno staklo (preko 100%) sa modulom jednakim 2,6-2,7 6

15% rastvor kaustične sode (gustina 1300 kg/m 3) 075-1.0

Mešavine tečnog stakla stvrdne kada se duva ugljičnim dioksidom (CO 2). U tom slučaju se natrijev silikat raspada i nastaju natrijev karbonat i silicijum dioksid. Silicijum se spaja sa vodom i formira hemikaliju koja se zove gel silicijumske kiseline.

Gel silicijske kiseline koji obavija zrnca pijeska u smjesi ima sposobnost stvrdnjavanja gubitkom dijela dodane vode. Zbog toga ih gel filmovi, smješteni između zrna pijeska, nakon kratkog perioda bez zagrijavanja, vezuju u čvrstu i suhu masu. Prilikom puhanja mješavine tekućeg stakla ugljičnim dioksidom, dugi termički ciklus isparavanja vlage i stvrdnjavanja smjese zamjenjuje se ubrzanim procesom kemijskog vezivanja vode sa sastavnim elementima tekućeg stakla.

Trenutno su sve rasprostranjene samootvrdnjavajuće mješavine za oblaganje. Područje primjene ovih mješavina je proizvodnja srednjih i velikih odljevaka.

Gotova samootvrdnjavajuća smjesa se izlije na model. Prilikom izrade kalupa za velike odljevke model se oblaže smjesom i djelomično zbija.

Nakon punjenja smjesom za punjenje, ona se sabija mašinski. Prilikom izrade velikih kalupa, smjesa za punjenje se sabija puhačem za pijesak, uz moguće naknadno sabijanje pomoću tampera. Nakon punjenja, kalupi se „samostvrdnjavaju“ na platformi ili na transporteru.

Obložni sloj kalupa, izrađen od samootvrdnjavajuće mješavine, ima visoku čvrstoću i plinopropusnost, što osigurava proizvodnju visokokvalitetnih odljevaka.

Ovi oblici su farbani samosušećim neljepljivim bojama.

U tabeli 7 prikazuje tipične sastave kalupnih pijeska.

TO kategorija:

Proizvodnja preciznih odlivaka

Izrada preciznih odlivaka od legura aluminijuma, magnezijuma i bakra korišćenjem trajnog modela

U gipsanim kalupima izrađuju se odljevci samo određene mase. Posebno složeni odljevci se proizvode u školjkastim keramičkim kalupima. Prema izvještajima nekih specijalizovanih kompanija (Canadion-Marconi, Sterling Metals Limited, Munetto), keramički kalupi su povoljniji za odljevke s vrlo velikim varijacijama u debljini.

U radu su date prednosti gipsanih kalupa za livenje aluminijskih legura.

Gipsane smjese za kalupljenje. Vezivo u ovim mješavinama je gips, čija je kvaliteta od velike važnosti. Samo gips koji je pogodan za gipsane kalupe je onaj koji se ne skuplja kada se stvrdne. Gipsane kalupne smjese imaju sljedeći približan sastav,%: 30-100 gipsa, 5-40 azbesta, 19-30 talka, 5-80 kvarcnog brašna, 0-10 grnčarske gline, 33 mljevene cigle, 0-50 kvarcnog pijeska, 70 , 0-1,5 vapna, 0-5 portland cementa, 0,25-3,0 amonijum bromida.

Gipsane kalupne smjese se miješaju s vodom do kremastog stanja u sljedećim omjerima komponenti: 0,35 dijelova vode na 1 dio smjese. Pojedinačni aditivi u mješavinama gipsa utiču na njihova svojstva na sljedeći način: mljeveni azbest povećava poroznost; ako se azbest koristi u obliku vlakana, poboljšavaju se mehanička svojstva oblika. Mljeveni azbest mora imati odgovarajuću veličinu zrna. Kvarcno brašno smanjuje zapreminske promjene u mješavini gipsa tokom stvrdnjavanja, kalcinacije i hlađenja kalupa. Talk i kvarcni pijesak, kao inertni punioci, kompenzuju zapreminske promjene. Kreč i cement stabiliziraju volumetrijske promjene oblika. Prilikom pečenja oblika, amonijev bromid se razlaže u plinovite tvari i pomaže u povećanju plinske propusnosti oblika.

Pored ovih aditiva uvode se i mnogi drugi, koji se koriste znatno rjeđe: borna kiselina u količini od 1 do 2% i boraks 0,35-0,5%, koji pospješuju brzo stvrdnjavanje smjese. Tečno staklo povećava čvrstoću i otpornost oblika na habanje. Natrijum alginat u količini od 0,1-0,5%, natrijum karbonat (0,1-0,5%), formalin regulišu brzinu sušenja. Kalcijum aluminat u količini od 2,5-12% i cink oksid usporavaju očvršćavanje i daju formama veću čvrstoću. Kao aditivi za povećanje čvrstoće kalupa koriste se i aditivi oksida aluminijuma, oksida gvožđa itd.

Gipsani oblici moraju imati sljedeća osnovna svojstva: dovoljnu čvrstoću i otpornost na habanje; dovoljna propusnost gasa; moguće minimalne promjene volumena.

Navedena svojstva obezbeđuju sastav smeše i način njene pripreme. Najveći utjecaj na svojstva smjese (pored njenog sastava) ima viskozitet gipsane mase, određen omjerom suhih komponenti i vode. Kao rezultat istraživanja autora, pokazalo se da količina vode po 1 kg pijeska za kalupljenje ne smije biti veća od 0,8 litara, inače će kalupi imati nisku čvrstoću, visoku plinopropusnost i jako će se skupiti tijekom sušenja; najbolji omjer je 0,45-0,55 litara vode na 1 kg smjese. Sa manjim količinama vode gipsana smjesa je vrlo gusta i njome je teško napuniti složene modele; U ovu smjesu je pomiješano mnogo mjehurića zraka. Ako se odnos približi 0,8 litara vode na 1 kg smjese, tada se očvršćavanje smjese naglo usporava i ostaje mekana i nakon 48 sati. Ovo se odnosi na mješavinu gipsa koja se sastoji od 50% Rocasso gipsa, 30% azbestnog čipsa i 20% kvarcnog brašna.

Na svojstva gipsanih kalupa također utiču temperatura i vrijeme miješanja smjese za kalupljenje. Za navedenu mješavinu gipsa najbolje je koristiti vodu na temperaturi od 50-52 ° C; na ovoj temperaturi kalupi imaju maksimalnu čvrstoću, otpornost na habanje, plinopropusnost i konstantnost volumena. Vrijeme miješanja gipsane mješavine ne smije biti duže od 3 minute. Brže ili duže miješanje uzrokuje skupljanje gipsanih kalupa.

Unatoč činjenici da gipsani kalupi sadrže tvari u smjesi za povećanje propusnosti plina, njegova vrijednost je još uvijek nedovoljna, pa se odljevci dobivaju s nedostacima, na primjer, nestilovima.

Propustljivost plina se može povećati na tri načina:

1) dodavanjem supstanci u kalupnu smjesu koje se nakon stvrdnjavanja i zagrijavanja kalupa gasificiraju i uklanjaju iz njega i na taj način povećavaju plinopropusnost. Najčešće se u ove svrhe koristi amonijev hlorid ili bromid;

2) zagrevanje u autoklavu (antiohijska metoda). Kada se zagrije u vlažnoj atmosferi na temperaturi od 90°C, gips (kalcijum dihidrat) se pretvara u hemihidrat, jer je na ovoj temperaturi dihidrat nestabilan oblik kalcijum sulfata. Voda koja se oslobađa tokom razgradnje kalcijum dihidrata rastvara hemihidrate do zasićenja. Pošto se rastvorljivost hemihidrata smanjuje sa povećanjem temperature, u autoklavu se održava nizak pritisak (od 0,07 do 0,2 MPa). Nakon držanja kalupa u autoklavu 6 sati, ohladi se u vlažnoj atmosferi. Površina kalupa hladi se brže od njegovog unutrašnjeg dijela, pa se mali kristali dihidrata oslobađaju u vanjskim slojevima kalupa, a veliki u unutrašnjim dijelovima kalupa. U ovom obliku, sa sitnozrnatim površinskim slojem i poroznom unutrašnjošću, propusnost plina je znatno veća;

3) pjenjenje smjese (metoda Gypsum Hydroperm). Suština metode je da se u mješavine gipsa dodaje sredstvo za pjenjenje. U smjesu se dodaju tvari, na primjer, karbonat i razrijeđena kiselina ili vodikov peroksid i amonijačna voda. Između njih, prilikom miješanja smjese, dolazi do reakcija s oslobađanjem velike količine plina. U mješavinu gipsa mogu se uvesti organska sredstva za pjenjenje, koja, kada se pomiješaju, zahvataju zrak i dobro ga stabiliziraju u cijeloj zapremini. Očvrsli gipsani kalup je zasićen malim mjehurićima plin-vazduh, što povećava plinopropusnost kalupa; Nazovimo ovu metodu mehaničko pjenjenje. Svaka od ovih metoda ima svoju tehnologiju.

U prvom slučaju, propusnost plina se povećava tek nakon zagrijavanja do temperature na kojoj se sva voda (slobodna i vezana) praktički uklanja iz kalupa. Prilikom zagrijavanja u autoklavu i prilikom mehaničkog pjenjenja kalupne mase, poroznost nastaje u trenutku kada je sva voda, i hemijski vezana i slobodna, prisutna u kalupu.

Oblici u kojima se plinopropusnost povećava prvom metodom sadrže tvari u početnoj smjesi gipsa koje formiraju poroznost odmah nakon stvrdnjavanja mase. Ovo je neophodno kako bi se olakšalo uklanjanje vodene pare tokom naknadne termičke obrade. Voda se mehanički uklanja na temperaturi od 85-96 °C. Kalup treba pažljivo sušiti, jer je poroznost vrlo mala i može doći do oštećenja ako se stvaraju velike količine vodene pare. Minimalno vrijeme zagrijavanja do navedene temperature je 8 sati, nakon čega slijedi zagrijavanje na 200-220 °C, pri čemu se uklanja najveći dio vezane vode. Brzina grijanja 50 °C/h. Kalupi se drže na ovoj temperaturi do 12 sati, nakon čega slijedi zagrijavanje na 380 °C istom brzinom kako bi se razgradile amonijumove soli. Na ovoj temperaturi držati 5 sati, zatim se kalupi hlade na 100°C, vade iz rerne i pripremaju za prelivanje.

Prilikom izrade gipsanih oblika koji se zagrijavaju u autoklavu ili pjenom, u smjesu se ne dodaju aditivi koji povećavaju propusnost plina, kao što su azbest i staklena vuna. U ovom slučaju oni su nepotrebni. Štoviše, kada se koriste, povećava se hrapavost površine kalupa. Tokom termičke obrade gipsana kalupa postaje dovoljno plinopropusna da ukloni vlagu. U tom periodu se uklanja slobodna i dihidratna voda. Hemihidratna voda se uklanja dok se metal ulijeva u kalup. Zbog velike plinopropusnosti kalupa, nastale pare se uklanjaju kroz zidove bez ikakvog oštećenja kalupa.

Dakle, termička obrada kalupa zagrijavanjem u autoklavu ili pjenom je vrlo jednostavna, a sami kalupi nisu toliko osjetljivi na brzinu zagrijavanja. Toplinska obrada kalupa vrši se na niskim temperaturama, smještenim između endotermnih vrhova uzrokovanih gubitkom dihidratne i hemihidratne vode. U normalnim uslovima, ova temperatura je u rasponu od 180-225 °C. Kalupi se (u zavisnosti od veličine) drže u opsegu ovih temperatura 10-18 sati, a nakon hlađenja kalupi se pripremaju za izlivanje.

Uporedni testovi sve tri opisane metode, koje je provela kompanija ZPS u Gottwaldu (Čehoslovačka), pokazala su da

plinopropusnost kalupa bila je u rasponu od 48-52 J. N. R. Kvalitet površine odljevaka i gustina metala direktno ispod odljevka također su bili isti.

Forme za pjenjenje zahtijevaju precizno održavanje tehnoloških parametara: tlaka, temperature i vremena u autoklavu.

Da bi se povećala propusnost plina zbog razgradnje amonijevih soli, neophodna je spora i pažljiva toplinska obrada kalupa. Volumetrijska stabilnost ovakvih oblika može se povećati dodavanjem 1% aluminijum sulfata A12 3. Prerada gipsanih oblika u autoklavu se koristi u masovnoj proizvodnji, a mehaničko pjenjenje se koristi u pojedinačnoj proizvodnji.

Ako je potrebno imati samo određeni dio odljevka s posebno kvalitetnom površinom i malim tolerancijama dimenzija, koristite kombinirani kalup. U pješčani kalup se ubacuje gipsana šipka ili dio gipsanog kalupa.

Maksimalna težina odljevaka od aluminijskih legura koji se mogu proizvesti u gipsanim kalupima je 10-160 kg. Minimalna debljina zida je 1,5 mm, u posebnim slučajevima 0,55 - 1,0 mm.

Hrapavost površine se kreće od 60 do 80 RMS. Toplotna provodljivost gipsanih kalupa odnosi se na toplinsku provodljivost konvencionalnih pješčanih kalupa kao 0,65:1,0, što se posebno mora uzeti u obzir pri lijevanju olovne bronce. Sadržaj olova u takvim bronzama ne bi trebao biti veći od 2,5%, a sadržaj ugljika ne veći od 7%; Sa većim sadržajem olova dolazi do njegove segregacije tokom hlađenja.

Za izradu kalupa za jednokratno lijevanje koristi se lako oblikovani materijal koji se lako uništava prilikom uklanjanja gotovog odljevka, ali je dovoljno jak da izdrži sile koje nastaju prilikom punjenja šupljine kalupa rastopljenim metalom. U praksi se koriste mješavine pijeska, gline i vode; zadovoljavaju gore navedene zahtjeve, jeftini su i dostupni. Mješavine za kalupljenje pripremaju se miješanjem pijeska s određenom količinom gline i vode. Glina služi kao vezivo. Određena količina gline odgovara određenoj količini vlage. Osim gline, koriste se i drugi vezivni materijali.
Čvrstoća mješavine pijeska, gline i vode u sirovom stanju objašnjava se sposobnošću sitnih čestica gline, kada se pomiješaju s vodom, da formiraju otopine slične koloidnim, u kojima djeluju elektrostatičke sile (Sl. 48). Pored ovih sila, postoje i sile površinskog napona vode, koje zbližavaju čestice, kao i sile međučestičnog trenja zrnaca peska pri zbijanju peska za oblikovanje.

Za izradu mješavina koriste se razni kalupni pijesci (prirodne mješavine). Prema GOST 2138-74, podijeljeni su u klase prema hemijskom sastavu (u zavisnosti od primjesa gline), grupe i kategorije prema sastavu zrna (veličina zrna pijeska). U tabeli U tabeli 7 prikazane su glavne karakteristike pijeska i gline koji se koriste u radionicama za livenje obojenih metala.
Gline se sastoje od finih čestica aluminosilikata: kaolinit Al2O3*2SiO2*2H2O, montmorilonit Al2O3*4SiO2*H2O+nH2O (ili bentonit). Gline se razlikuju (GOST 3226-65) prema sposobnosti vezivanja (tri razreda i klase) u mokrom i osušenom stanju. Snažne vezivne gline daju sirovu čvrstoću standardnih uzoraka (90% pijeska, 10% gline, 2,5-3,5% vlage, preko 100%), jednaku 0,1 MPa ili više u kompresiji, i gline slabog vezivanja 0,05-0,08 MPa. U osušenom stanju, čvrstoća je ≥0,55 MPa odnosno ≤0,35 MPa. Osim toga, razlikuju se tri grupe glina: T1, T2, T3 - prema termohemijskoj stabilnosti, u zavisnosti od sadržaja slabo topivih nečistoća (Fe2O3, Na2O, CaO, sulfidi itd.).

Osim pijeska na bazi SiO2, mješavine koje sadrže magnezit i cirkon koriste se za izradu kalupa koji imaju povećanu sposobnost upijanja topline i ubrzavanja stvrdnjavanja metala u njima. U praksi se u smjese za kalupljenje uvode i posebni aditivi kako bi spriječili njihovo sagorijevanje do metala, povećali propusnost plina, savitljivost i olakšali nokautiranje. To uključuje ugljenu prašinu, maršalit (fino mljeveni kvarc), lož ulje, organske aditive (piljevinu, brašno, itd.), posebne aditive (sumpor, bornu kiselinu, aluminij fluorobornu kiselinu, soda, itd.).
Radne smjese se pripremaju od kalupnih materijala i direktno se koriste za izradu kalupa i jezgara.
U ljevaonicama se koriste mješavine čiji sastav ovisi o leguri od koje će se dio lijevati; na masu odljevka (mali, srednji i veliki); o načinu upotrebe oblika (ulivanje u sirovine ili suhe forme, tj. prethodno osušene); o prirodi upotrebe (pojedinačne, obložne, mješavine za punjenje), o vrsti izvornih materijala (prirodne ili sintetičke mješavine). Prirodne mješavine se pripremaju od pijeska u koji se u prirodnom stanju miješa glina, a sintetičkim mješavinama glina se dodaje kao samostalni dodatak. Prednost sintetičkih mješavina je u tome što imaju dobra svojstva s minimalnim sadržajem gline i vlage.
Za dobivanje visokokvalitetnih odljevaka potrebno je koristiti mješavine za kalupljenje s određenim skupom svojstava: čvrstoća i duktilnost, propusnost plina, otpornost na vatru i termofizička svojstva.
Za konvencionalni kalupni pijesak, vlažna tlačna čvrstoća je 0,01-0,1 MPa, a suha (zatezna) čvrstoća je 0,2-2 MPa. U isto vrijeme, smjese ne bi trebale biti jako jake, jer da bi se dobio tačan, jasan otisak forme, moraju dobro ispuniti udubljenja na modelu, odnosno biti tečne i plastične. Smjese koje uz maksimalnu fluidnost (plastičnost) pružaju visoku čvrstoću, smatraju se dobrim. Čvrstoća ovisi o sadržaju gline - što je više gline, to je smjesa jača, ali do određene granice. Smjese visoke čvrstoće i duktilnosti s minimalnim sadržajem gline i vlage smatraju se visokokvalitetnim.
Prilikom izlivanja metala u kalup nastaje velika količina pare i plinova koji se moraju lako ukloniti kroz stijenke kalupa kako ne bi dospjeli u metal koji se skrućuje. Zbog toga je neophodno da materijal kalupa bude plinopropustljiv. Propustljivost plina ovisi o veličini i obliku zrna pijeska, količini gline i vlage, gustoći pakiranja, debljini stijenke kalupa itd. Što je pijesak veći, manje gline i vlage, to je manja gustina pakiranja i tanji kalup, što je veća propusnost gasa. Dobre mješavine trebaju imati nizak sadržaj plina, odnosno, kada se zagrije, oslobađaju malu količinu plinovitih proizvoda ili, u ekstremnim slučajevima, oslobađaju ih nakon što se na odljevku stvori gusta metalna kora.
Neophodno je da smjese budu vatrostalne, da se ne mogu topiti ili omekšati pod utjecajem rastopljenog metala. Za pripremu kalupa za livenje obojenih metala, ovaj zahtev zadovoljava kvarcni pesak, koji se sastoji uglavnom od SiO2. Što je manje Al2O3, Na2O, K2O, CaCO3 u pijesku, to je veća otpornost na vatru.Materijal kalupa takođe mora biti hemijski neutralan u odnosu na okside koji nastaju u metalu, inače je moguća hemijska interakcija oksida metala i kalupa, na primjer bazični oksidi Cu2O, NiO, FeO sa kiselim SiO2, sa pojavom jedinjenja niskog topljenja koji na površini formiraju tragove izgorelosti.
Neophodno je da materijal kalupa ima dobra svojstva akumulacije topline. Nakon što se metal ulije u kalup, trebao bi brže ukloniti toplinu iz metala; Zahvaljujući tome, odljevak je gust, bez poroznosti pri skupljanju plina. Pokazatelj akumulacijskih svojstava oblika je koeficijent akumulacije topline bf = √λfsfRf J/(m2*h1/2*K), gdje je λf koeficijent toplotne provodljivosti oblika, W/(m*K) ; sf - specifični toplotni kapacitet kalupa, J/(kg*K); rf - zapreminska masa kalupa, kg/m3.
Na primjer, za suhe pješčano-glinene kalupe bf = 12/15, mokre 15-20, cirkon 20-40, hrom-magnezit 40-50, a za metalno liveno gvožđe 185 J/(m2*K*h1/2).
U izradi kalupa za složene kritične odljevke koriste se različite mješavine - masivni dijelovi se izrađuju od mješavina sa povećanim bf, a tankostijeni sa nižim vrijednostima bf, što osigurava usmjereno skrućivanje.
Za livenje obojenih metala koriste se različite standardne smjese za kalupljenje od pijeska, gline i drugih aditiva. Prema načinu upotrebe razlikuju se jednostruke, obložne i mješavine za punjenje. U mašinskom oblikovanju, pojedinačne mješavine se često koriste za izradu cijelog kalupa. Prilikom izrade velikih kalupa, površina modela se oblaže smjesom koja sadrži čisti pijesak i glinu (kako bi otpornost na vatru površine kalupa u kontaktu sa metalom bila veća), a ostatak kalupa se puni sa smjesu, koristeći djelimično iskorišćenu mešavinu. Rezultat je jeftiniji oblik. Radne mješavine se sastoje od 85-97% reciklirane mješavine (tj. korištene, ali prosijane i pročišćene) uz dodatak 3-15% svježeg pijeska i gline.
Za mješavine u proizvodnji aluminijskih legura koriste se pijesci P010, P0063, K016A, K010A (cca 70-80% polumasni pijesak i 20-30% kvarcni pijesak). Smjese imaju vlažnu čvrstoću od 0,04-0,07 MPa, sadržaj vlage od 4,5-5,5% i propusnost plina od 40-60 cm/min. Sastav i svojstva mješavina za livenje magnezijuma su približno isti, ali je njihov sadržaj vlage manji (3,5-4,0%); osim toga, dodaju im se posebni aditivi kako bi se spriječilo ili zakompliciralo paljenje legure u kalupu. Tipičan za livenje magnezijumskih legura je BM aditiv, koji je mešavina uree, aluminijum sulfata, borne kiseline (prilikom sipanja metala u kalup, urea CO(NH2)2 se razlaže da bi se oslobodio amonijak NH3 i CO2); aluminij sulfat Al2(SO4)3, koji potiče stvaranje MgSO4 filma na metalu; borna kiselina HBO3, koja se zagrevanjem pretvara u borni anhidrit B2O3, koji stupa u interakciju sa magnezijumom prema reakciji 3Mg+B2O3→3MgO+2B. MgSO4 film formiran na površini legure zbijen je borom, koji je prešao u magnezijum, i sprečava njegovu dalju oksidaciju. Sumpor takođe ima zaštitni efekat, koji sagoreva do SO3 u kontaktu sa metalom. Ovaj teški plin (2,7 puta teži od zraka) razrjeđuje zrak i čini ga manje reaktivnim na metal.
Za legure bakra, tipična radna mješavina se sastoji od 85-95% reciklirane i 5-15% svježe mješavine (u obliku mješavine pijeska K01A, K025A i P01A ili TOlA). Radna smjesa sadrži 4,5-5,5% vlage, ima vlažnu čvrstoću od 0,03-0,05 MPa i propusnost plina od 30-50 cm/min. Smjese namijenjene za izradu kalupa (obično za izradu velikih odljevaka) koje se suše na 280-400 °C sadrže povećanu količinu gline (6-10%) i vlage (do 8%). Za proizvodnju jednokratnih oblika koriste se i mješavine s vezivom u obliku tekućeg stakla u količini od 5-8% (težinski). Ove smjese brzo stvrdnu kada se kratko zagriju na 200-300 C ili kada se upuhuju ugljičnim dioksidom, što značajno skraćuje vrijeme izrade kalupa i povećava čvrstoću
Mješavine tekućeg stakla se također koriste za izradu šipki. Šipke, koje su, kada se izliju, sa svih strana (osim znakova) okružene tečnim metalom i doživljavaju pritisak dok se skupljaju, napravljene su od trajnijih mješavina od kalupa. Da bi se povećala čvrstoća šipki u suhom stanju, koriste se posebni pričvršćivači ili vezivni aditivi, koji se unose u količini od 0,5-5% (po težini). Nakon izlijevanja, pod utjecajem visokih temperatura, pričvršćivač izgara ili se raspada, veza između zrna pijeska se gubi, šipka ne odolijeva odljevku u trenutku skupljanja tijekom skrućivanja i lako se izbija pri čišćenju odljevka. Glina se takođe koristi kao vezivni aditiv u mešavinama jezgra, ali kada se zagreje, jezgro postaje tvrdoglavo i teško ga je izbaciti. Glina se u pravilu koristi zajedno s drugim vezivima kako bi mješavine dobile dobru čvrstoću na mokrom, budući da brojna organska veziva, dajući štapu visoku čvrstoću nakon sušenja (čvrstoća na suvo), ne daju istovremeno potrebnu čvrstoću na mokrom. Ako je sirova čvrstoća nedovoljna, proizvedene šipke mogu biti uništene udarima, udarcima, deformisane pod utjecajem vlastite mase uz izobličenje dimenzija itd.
Pričvršćivači koji se koriste u ljevaonicama podijeljeni su u četiri glavna tipa na osnovu prirode njihovog djelovanja.
1. Mješavine biljnih ulja sa raznim rastvaračima, na primjer oksol: 55% sušivo ulje i 45% white spirit (visoko čisti kerozin); zatvarač 4GU (50% ulja, 3% kolofonija i 47% white spirita); zatvarač P i mnogi drugi.
Vezivni efekat ovih zatvarača zasniva se na hemijskim i fizičkim transformacijama tokom sušenja, usled čega se tečni film zatvarača pretvara u čvrsti elastični film, dajući snagu i savitljivost šipkama. Pričvršćivači ove grupe su najkvalitetniji, ali su retki i skupi, pa se zamenjuju jeftinijim (grupe 2, 3 i 4).
2. Bitumen (proizvodi destilacije ulja), smole (proizvodi destilacije gasogeneratorskih smola), fenol-formaldehidne smole, kolofonijum i dr. Njihovo vezivno dejstvo se zasniva na topljenju pri zagrevanju, a zatim stvrdnjavanju pri hlađenju. Fenol-formaldehidne smole (pulverbakelit PK-104, SF-015) imaju široku primjenu u naprednim metodama za izradu kalupa i jezgara sa tankim stijenkama (ljuskama), te za proizvodnju jezgara u vrućim kutijama. Brojna veziva na bazi sintetičkih smola (fenol-formaldehid OF-1, fenolfuran FF-1SM, urea-furan KF-90, itd.) omogućavaju jačanje štapa bez zagrijavanja. Stvrdnjavaju se kada se u smjesu dodaju katalizatori (ortofosforna kiselina, itd.). Takve smjese se nazivaju hladno otvrdnjavanje (CTS).
3. Dekstrin (proizvod razgradnje krompirovog škroba), sulfitni liker (otpad od proizvodnje papira i celuloze, koji se sastoji od veziva prisutnih u drvetu – lignin, masti itd.) su vodotopivi spojevi. Prilikom sušenja vlaga isparava, povećava se koncentracija zatvarača i povećavaju se sile vezivanja. Nedostatak vodotopivih zatvarača je higroskopnost, odnosno sposobnost adsorbiranja vlage u zraku i kalupu.
4. Mineralne materije koje se stvrdnjavaju pri izlaganju na normalnim temperaturama - cement, tečno staklo, itd. Upotreba tečnog stakla kao vezivnog aditiva uveliko je unapredila tehnologiju liva, jer nema potrebe za sušenjem kalupa i jezgara u specijalnim sušarama. Tečno staklo, vodeni rastvor natrijum silikata (Na2O)m*(SiO2)n*(H2O)4, isporučuje se u obliku sirupaste tečnosti u zatvorenim posudama. Unosi se u mješavine koje se nazivaju brzo očvršćavajuće smjese (RHC) u količini od 5-8%. Za očvršćavanje, šipke na tečnom staklu se duvaju sa CO2 ili se kratkotrajno suše na 200 °C u trajanju od 15-40 minuta. U ovom slučaju nastaje gel silicijumske kiseline m*SiO2*kH2O, a Na2O se pretvara u Na2CO3. Uz naknadno uklanjanje vlage, formira se sol SiO2, koji zrnca pijeska vezuje u čvrstu masu. Što manje vlage sadrži sol, to je štap jači. Kapacitet vezivanja tečnog stakla je određen njegovim modulom M = (Si02/Na2O) 1,032, koji se kreće od 2 do 3. Što je veći M, vežu su svojstva tečnog stakla. U livačkoj proizvodnji koriste se pričvrsni elementi sa M = 2,1/2,6. Nedostatak LSC-a je njegova niska "preživljivost" (stvrdne se tokom skladištenja).
U Rusiji je, koristeći tekuće staklo kao pričvrsni element, razvijena nova tehnologija za proizvodnju kalupa i jezgara pomoću tekućih samootvrdnjavajućih smjesa (LSH), što je omogućilo zamjenu procesa zbijanja mješavina ulivanjem u jezgro. kutije i na modele. Smjese se sastoje od tečnog stakla (pričvršćivača), surfaktanta - sredstva za pjenjenje (sredstvo za sapun), koje daje fluidnost smjesi, učvršćivača (ferohromska šljaka 2CaO*SiO2 u obliku praha) i punila (pijesak, itd.); sve ove komponente se miješaju u određenim omjerima. Osnovna karakteristika LSC-a je njegova sposobnost da se istovremeno stvrdne kroz cijeli svoj volumen. Stoga, trajanje stvrdnjavanja ne ovisi o veličini kalupa i jezgri. Stvrdnjavanje počinje 8-10 minuta nakon nalivanja i završava se nakon 40-60 minuta.
Za izradu oblikovanih odljevaka od titana, cirkonija i njihovih legura, grafit se uglavnom koristi kao kalupni materijal, budući da SiO2, Al2O3, ZrO2 i drugi vatrostalni materijali kemijski stupaju u interakciju s titanom. Prilikom livenja pomoću izgubljenih voštanih modela koristi se elektrokorund (taljeni Al2O3 i ZrO2). Kalupi za odljevke od titana izrađuju se ili od komada grafita ili se presuju od mješavine grafita. Smjese se sastoje od grafitnog praha različitih veličina (0,04-0,5 mm) i fenolfurfuralne smole kao veziva. Razblažuju se etil alkoholom ili acetonom i aditivima koji stvaraju karbide (titan dioksid, titan metalni prah, amorfni bor, itd.). Za poboljšanje vlaženja zrna grafita u veziva se uvode tenzidi, na primjer naftne sulfonske kiseline koje se dobijaju tretiranjem kerozina ili dizel destilata ulja sumpornim anhidridom.U domaćoj praksi za dobijanje jakih grafitnih ljuski koristi se mješavina 93% grafitne prašine. 3,7% TiO2, 3% se koristi metalni prah titanijuma i 0,3% bor u prahu, koji se pomeša sa smolom (0,5 kg praha na 1 litar razblažene smole).
Mješavine za kalupljenje i jezgro pripremaju se u odjeljenjima za pripremu smjese ljevaonice. Ovaj proces se sastoji od sljedećih osnovnih operacija: sušenje pijeska i gline, prosijavanje, mljevenje (glina), distribucija materijala u posude, doziranje, miješanje komponenti, držanje gotovih smjesa, rahljenje (aeracija) i transport na kalupe. Za sušenje pijeska i gline na 200-250 °C do sadržaja preostale vlage od 0,1-0,2%, bubnjeve rotirajuće sušare, vertikalne sušare sa više ognjišta sa rotirajućim strugačima i grijane na plin ili kruto gorivo, jedinice za sušenje u pneumatskom toku i na koristi se princip fluidiziranog sloja. Prosijavanje materijala vrši se u rotirajuća poligonalna sita kapaciteta od 10 do 80 m3/h i ravna sita kapaciteta 5-40 m3/h. Prije prosijavanja, istrošene smjese (koje se koriste za pripremu radnih smjesa) se melju na posebnim valjcima, a prije ulaska u sito prolaze kroz magnetni separator, koji odvaja željezne predmete (ramove i sl.) od zemlje. Prilikom prosijavanja komadi obojenih metala ostaju u sitima i periodično se istovaraju.
Komponente smjese se miješaju u vodilicama, koje su metalna posuda u kojoj se rotiraju valjci smješteni okomito (a) ili horizontalno (b) (Sl. 49). Najprije se u posudu 1 ubacuje potrebna količina pijeska i gline, zatim se uključuju valjkaste vode 2, uz pomoć kojih se miješaju praškaste komponente, navlaži smjesa i unese veziva. Jedna šarža obično teži 0,3-1,5 tona, miješanje traje 10-20 minuta. Potom se smjesa istovara sa kliznika i transporterima skuplja u velike bunkere za taloženje, gdje se drži najmanje 3 sata kako bi mokra glina dobro nabubrila i smjesa stekla visoku čvrstoću i plastičnost.Bolje je poslužiti jezgro mješavine sa uljnim pričvršćivačima koji se lako suši na radna mjesta odmah, bez izvoda. Svaka serija mješavine za kalupljenje i jezgre se testira na čvrstoću, propusnost plina i vlagu prije nego što se isporuči na mjesto kalupa. U modernim radionicama rad pripreme smjesa je mehaniziran i automatiziran. Gotove smjese se dovode u odjeljenje za kalupljenje za proizvodnju kalupa za livenje.

Za proizvodnju odlivaka različitih delova i njihovih elemenata, moderne livnice koriste polutrajne i jednokratne kalupe za livenje. U skladu sa uslovima tehnologije livačkog procesa, za izradu ovakvih kalupa za livenje koriste se posebne mešavine za livenje, koje predstavljaju kombinaciju visoko vatrostalnih materija (azbest, šamot) sa komponentama peska i gline. Komponente uključene u kompozicije za livenje mogu biti prirodnog ili veštačkog porekla (sintetičke). Kao rezultat miješanja komponenti kalupnog pijeska u određenim omjerima, gotovi sastavi mogu imati unaprijed određena svojstva i imati potrebnu usklađenost, otpornost na vatru, čvrstoću, kalupljivost, propusnost plina i tako dalje.

Vrste mješavina

Ovisno o prirodi upotrebe, kalupni pijesak za lijevanje dijeli se u nekoliko glavnih kategorija:

• Smjese za oblaganje. Ova vrsta kalupnog pijeska namijenjena je za izradu radnog sloja kalupa za livenje. Visoka fizička i mehanička svojstva ovakvih mješavina su osigurana povećanim postotkom polaznih materijala za oblikovanje (pijesak i glina);
• Mješavine za punjenje za livenje. Ove smjese za kalupljenje za livenje koriste se za punjenje kalupa nakon nanošenja mješavine za oblaganje na model. Za pripremu takve mješavine, početni materijali za oblikovanje (glina i pijesak) se obrađuju zajedno s ostacima cirkulirajuće smjese;
• Pojedinačni kalupni pijesak za livenje. Mješavina ove vrste je materijal za oblikovanje koji kombinira svojstva i punila i mješavine za oblaganje. Pojedinačne mješavine se koriste na automatskim linijama u serijskoj i masovnoj proizvodnji tokom strojnog oblikovanja. Trajnost takvih mješavina osigurana je prisutnošću u sastavu gline s visokim kapacitetom vezivanja i najotpornijih vrsta pijeska.

Sastav kalupnog pijeska za livenje

Hemijski sastav koji može imati pijesak za kalupljenje ovisi o kombinaciji sljedećih faktora:

• Ovisno o vrsti korištene legure i veličini odljevka;
• O načinu oblikovanja i vrsti livenja (livanje obojenih metala, čelik ili liveno gvožđe);
• O prirodi proizvodnje i tehnološkim sredstvima koja su na raspolaganju za proizvodnju.

Također, sastav kalupnog pijeska za livenje može varirati ovisno o stanju u kojem bi trebao biti prije izlivanja. Mješavine za kalupljenje za suhe kalupe sadrže povećane količine vode i gline. Osim toga, takvim smjesama se mogu dodatno dodati zapaljivi aditivi kao što su treset ili piljevina. U sastavu kalupnog pijeska za sirove kalupe smanjen je postotak radne smjese. Smjese za kalupljenje za livenje metala u osušene oblike karakteriziraju istovremeno prisustvo cirkulirajućih komponenti, svježih materijala (glina i pijesak) i pričvršćivača.

Zadnji put (ovaj članak možete pronaći u) I lil, tj. Izrezao sam model od polistirenske pjene i jednostavno ga prekrio pijeskom. I neki od vas su primijetili da sam bio prilično neoprezan prema procesu. Tako je, cilj je bio samo testirati tehnologiju i nisam se nimalo zamarao kvalitetom livenja. Priznajem. Ovaj put ću pokušati da sve uradim pažljivije. Cijeli proces sa objašnjenjima je na videu, ali ću sada sve opisati u tekstualnom formatu. Stoga uživajte u gledanju i čitanju!

Mnogi domaći izvori pišu da morate pomiješati ovo i ono "po ukusu", tj. Predlažu da se sve otkrije eksperimentalnim putem. Ovo je dobar proces za razumijevanje, ali dug proces za postizanje rezultata. Stoga sam našao dobar udžbenik o umjetničkom livenju u pijesku („Umjetničko livenje: udžbenik za učenike srednjih stručnih škola“, Boris Nikitič Zotov, 1982). Ne pretvaram se da sam bilo kakav profesionalac. Ne ne! Ovo je zapravo moj prvi kasting po tehnologiji iz ovog udžbenika. Ja sam i dalje zanatlija, pa ću časno prihvatiti sve vaše savjete i opravdanja za greške i bit će mi drago ako me ispravite! I pročitao sam samo do dijela o oblikovanju smjese. Nakon livenja, saznao sam par stvari o topljenju i termičkoj obradi odlivaka...

I tako, idemo.

Od alata i drugih stvari trebat će nam:

• posuda za miješanje svega i svačega;
• mješalica (možete to učiniti rukama, ali ako je imate, dobro);
• unaprijed izrađeni okviri za kalupljenje tako da polovice kalupa glatko pristaju bez pomaka;
• štednjak;
• sito za prosijavanje pijeska i gline;
• mjerna čaša ili dijamantsko oko;
• četkica za nanošenje talka i čišćenje kalupa;
• model koji ćemo izliti;
• par komada cijevi ili limenki ili bilo čega prečnika 80-100 mm i visine 50-80 mm (za lijevane spruve možete se snaći i rukama - napravite krofnu, ali sa limenkama će biti urednije i lakše =)
• tankozidna cijev prečnika 20+- mm. za lijevanje lijevi;
• obrada metala za obradu odljevaka;
  (lista je prilično opsežna, ali svi alati su trivijalni i većina ih se može naći po kući).

Materijali potrebni u procesu:

• sama za punjenje (u mom slučaju aluminijum);
• kvarcni pijesak (riječni pijesak će također raditi, ali će oblik biti manje izdržljiv);
• bentonit glina;
• voda;
• talk \ ugljena prašina \ grafit.

Za izradu pijeska za kalupljenje trebat će nam:

• prosijan kvarcni pijesak u količini za popunjavanje kalupa i sprudova. Uzmimo pijesak kao cijeli broj - jedinica (1) ili 100% radi lakšeg izračuna;
• bentonit glina. Trebat će nam 0,15-0,20 (15-20%) ukupne mase pijeska;
• vode. Sadržaj vlage u mješavini trebao bi biti oko 0,06 (6%) ukupne mase pijeska + gline (da, uzeo sam pijesak kao cijeli dio, a sada je cijeli dio pijesak + glina).

Prvo pomiješajte prosijani pijesak sa prosijanom glinom.

Dobro promiješajte i osušite. U suprotnom, ako to radite istovremeno s vodom, patiti ćete pokušavajući da razbijete grudve sirove gline.

Zgodno je koristiti bocu s raspršivačem za vlaženje smjese. To će omogućiti da se vlaga ravnomjerno rasporedi, ali ako je nema, onda samo malo po malo dodajte vodu.

Ostavite dovoljno vremena da se smjesa promiješa. Trebalo bi ispasti homogeno i potpuno navlaženo vodom (tih 6 posto je više nego dovoljno za ovo)

Kada sve postane smiješno, naša smjesa je skoro spremna za oblikovanje! Samo treba da pustite da se kuha kako bi se vlaga ravnomjerno rasporedila. Ostavite smjesu na miru 1 sat ili čak 2. To je ono što je dobro kod ove smjese - lako se pravi i nema potrebe nikuda žuriti, a ako se ne ispune proporcije, to se uvijek može ispraviti dodavanjem nedostaje dio pijeska ili gline.

Nakon sat vremena smjesa značajno mijenja svojstva na bolje - manje se lijepi za ruke i dobro zadržava oblik ako stisnete šaku u šaku (ovo je, inače, popularan način za provjeru kvaliteta smesa-uzmite šaku dobijene smese u ruku i stisnite.A kada kada otvorite ruku smesa treba da prati obline prstiju i dlana.Potom pokušajte da je prepolovite.Ako se grudvica razbije tačno u pola i ne mrvi se, to nam treba)

Sada pređimo na proces oblikovanja.

Pripremljeni okvir stavite na ravnu površinu i sipajte smjesu u kalup. Nemojte žuriti da zaspite odjednom. Dodajte trećinu i sabijte je tako da pijesak ispuni sve kutove kalupa. Prvo napravim pješčano dno - napunim ga pijeskom, nabijem, a zatim bez nabijanja napunim cijeli kalup i utisnem model u rastresiti pijesak. Prije postavljanja modela bilo bi dobro da ga pospite talkom kako se ne bi lijepio za smjesu. Zbijem prstima po obodu i dodam još smjese po potrebi. Bilo bi lakše da se model podijeli na pola, ali to je druga priča. Imamo konkretan primjer. Dakle, redosled je upravo ovakav. Pogodno je nabijati malim drvenim blokom - dovoljno je jak i težak za ugodan proces. Zatim koristite isti blok za izravnavanje površine. Model treba popuniti tačno u sredini, jer ima zaokruživanja. Da se forma ne bi srušila prilikom vađenja, morala sam se malo naprezati, ali sam uspjela. I ti to možeš!

Kada se prva polovina kalupa zbije i izravna, tapkajte po kalupu istim blokom da ga malo olabavite i pokušajte ga ukloniti. Sve je ispalo kako treba, i da li je formular ispisan kako treba? Dobro, onda je vrijeme da vratite model u kalup i upotrijebite četkicu sa talkom ili grafitom po cijeloj površini kalupa, uključujući i model. Ovo je neophodno kako se druga polovina kalupa ne zalijepi za model i donju polovicu kalupa.

Drugi dio se lakše nabija - samo dodajte pijesak i ravnomjerno nabijajte dok se cijela stvar ne napuni.

Važno je zapamtiti da ako je zbijanje nedovoljno i smjesa ostane labava, ona će se srušiti prije livenja ili tokom procesa izlivanja. Ako previše nabijete, pijesak će biti komprimiran i plinopropusnost kalupa će biti loša, što može dovesti do kvara livenja, jer će pare i plinovi biti slabo uklonjeni iz kalupa tokom procesa livenja.

Pažljivo skinite gornju polovinu i pogledajte šta smo dobili. Model bi trebao dobro ispasti iz prvog poluvremena (ipak smo ga već izvadili). Sa druge polovine na isti način vadimo model, tapkanjem. Provjeravamo rezultat i ako nam odgovara onda smo uspjeli i ostalo nam je jako malo do kastinga.

Sada morate napraviti rupe za punjenje u kalupu. Tankozidna cijev će to savršeno učiniti (koristio sam cijev iz usisivača). Visina ramova je bila malo kratka i dio modela je bio vidljiv sa vanjske strane. Ovo mjesto je postalo jedan od dva izvora.

Također je važno napraviti lijeve od pijeska kroz koje će metal teći u kalup. Potrebni su za lakše livenje, kao i za hranjenje odlivaka metalom tokom skupljanja pri hlađenju. Na nekim legurama skupljanje je posebno uočljivo.

Lijevke možete formirati ručno ili pomoću improvizovanih kalupa (ja sam koristila limenke za kafu i istu tubu od usisivača).

Proces oblikovanja je završen. I kalup je pogodan za livenje. Uklonimo model, izduvamo sva zrnca pijeska koja mogu dospjeti u odljevak i sastaviti kalup na mjesto gdje će se vršiti izlijevanje.

Ostaje samo da upalite šporet, rastopite aluminijum i sipate.

Budući da je većina članka posvećena upravo oblikovanju, preći ću ga vrlo ukratko. U videu sam rekao da morate dodati sodu i sol, to rade svi zanatlije. Ali jedan od gledalaca na kanalu me je ispravio i opravdao svoj odgovor. Stoga, žurim da ozdravim, soda u topljenju nije potrebna. U kasnijim kastingima osjetio sam razliku. Bez sode, metal je izliven sa manje pora i mnogo bolje je obrađen (nije začepio rezače). Stoga, kada se aluminij topi u lončiću, potrebno je dodati sol kako bi se metal očistio od šljake. Svu prljavštinu koja se skupila na površini sam pokupila kašikom i izlila metal u kalup. Nakon kratkog vremena skinuo sam gips.