Алгоритм поиска точностных характеристик и соответствующих им допусков 4 страница

Примеры обозначения марок формовочных бентонитовых глин: П2Т₃ – глина формовочная бентонитовая прочная по пределу прочности при сжатии, связующая по пределу прочности при разрыве и низкоустойчивая по термической устойчивости. Условное обозначение глины включает в себя обозначение ГОСТа, а также буквенный индекс: А – для порошкообразных активированных глин; Н – для натриевых природных глин; К – для кальциевых природных глин, например, П2Т₃А ГОСТ 28177–89.

Марки огнеупорных глин:

П (прочная) 4,903⋅104 (0,5); С (среднепрочная) 3,432⋅104 (0,35); М (малопрочная) 1,961⋅104 (0,2).

Предел прочности при сжатии в сухом состоянии, Па,(кгс/см²), не менее:

1 (высокосвязующая) 34,323⋅104 (3,5); 2 (среднесвязующая) 24,516⋅104 (2,5); 3 (малосвязующая) 14,710⋅104 (1,5).

Комовые огнеупорные глины – природные огнеупорные глины, поставляемые карьерной влажностью. Порошкообразные огнеупорные формовочные глины – продукт переработки огнеупорных глин методом сушки и тонкого измельчения.

Обозначение марок каолинитовых и каолинитогидрослюдистых глин: П3 – глина формовочная огнеупорная прочная по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии и малосвязующая по пределу прочности при сжатии в сухом состоянии.

По химико-минералогическим показателям бентониты должны соответствовать требованиям (норма: высокая, средняя, низкая):

Массовая доля монтмориллонита, % - 70,0; 50,0–70,0; 30,0–50,0;

Массовая доля карбоната в пересчете на СаСО3, % - 5,0–10,0; 2,0–5,0; менее 2,0;

Массовая доля сульфидной серы, % - 0,2–0,3; –; менее 0,2;

Массовая доля железа в пересчете на Fe₂O₃, % - 8 – 12; 4 – 8; не более 4;

Концентрация обменных катионов, мг⋅экв./100 г сухой глины - св. 80,0; 50,0–80,0; 30,0–50,0;

Коллоидальность, % - св.80,0; 40,0–80,0; 10,0–40,0;

Водопоглощение, единиц - св. 6,5; 5,1–6,5; 1,5–5,0;

Потеря массы при прокаливании, % - 8,0–12,0; 4,0–8,0; менее 4,0.

По химико-минералогическим показателям огнеупорные глины должны соответствовать требованиям (норма: высокая, средняя, низкая):

Массовая доля Al₂O₃, % - св. 33,0; 28,0–33,0; 23,0–28,0;

Массовая доля железа в пересчете на Fe₂O₃, % - 3,0–4,5; 1,5–3,0; не более 1,5;

Потеря массы при прокаливании, % - 14,0–18,0; 10,0–14,0; не более 10;

Концентрация обменных катионов, мг⋅экв./100 г сухой глины - св.25,0; 15,0–25,0; 7,0–15,0;

Коллоидальность, % - св.20,0; 14,0–20,0; 8,0–14,0.

При суммарном преобладании в обменном комплексе ионов натрия и калия природные бентонитовые глины классифицируют как натриевые (Н), при суммарном преобладании ионов кальция и магния – как кальциевые (К).

Гранулометрический состав глин характеризует их степень дисперсности и наличие в них крупнозернистых включений. О степени дисперсности судят по содержанию глинистой составляющей (т. е. частиц размером меньше 0,02 мм), которая определяется путем отмучивания по ГОСТ 3594.12–93. Массовая доля глинистой составляющей для комовых каолинитовых и каолинитогидрослюдистых глин должна быть не менее 65%, для бентонитовых глин – не менее 75%. Оставшаяся после отмучивания часть глины относится к песчаной фракции, чаще всего состоящей из зерен кварцевого песка.

К бентонитам относятся глины с размером частиц менее 0,001 мм из минерала монтмориллонита.

По гранулометрическому составу и массовой доле влаги порошкообразные глины должны соответствовать требованиям ГОСТ 28177–89 и ГОСТ 3226–93:

остаток, %, не более, на ситах с размером ячеек 0,4 мм - 3,0; 0,16 мм - 10,0;

массовая доля влаги 6,0–10,0%.

Свойства формовочных глин

1. Влажность. Вода, содержащаяся в глинах, разделяется на входящую в состав минералов (химически связанная) и не входящую в них (адсорбированная и капиллярная). Влажность формовочных глин определяется по ГОСТ 3594.11–93.

Навеску глины массой 20 г сушат в сушильном шкафу при температуре 105–110°С до постоянной массы, затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Массовую долю влаги х в процентах вычисляют по формуле:

Х =(m - m₁) ^.100/m,

где m и m₁ – масса навески глины до высушивания и после высушивания, г.

2. Зерновой состав глин характеризует их степень дисперсности и наличие в них крупнодисперсных включений. Дисперсность глин оказывает существенное влияние на их прочностные свойства. Гранулометрический состав глин определяют по ГОСТ 3594.12–93.

О степени дисперсности судят по содержанию глинистой составляющей, т. е. частиц размером менее 0,02 мм. Для большинства глин содержание глинистой составляющей находится в пределах 75–99%.

3. Связующая способность – важнейшее свойство, характеризующее качество глин. С ее повышением уменьшается количество глины, вводимой в состав формовочной смеси, повышаются газопроницаемость и огнеупорность смеси и в большинстве случаев снижается влажность, что уменьшает прилипаемость смеси и улучшает ее формуемость. Однако при изготовлении форм по-сырому глина должна обладать умеренной прочностью в сухом состоянии, так как в противном случае затрудняется выбивка и подготовка отработанной смеси.

Связующая способность определяется по пределу прочности образцов во влажном и высушенном состоянии. Сушка образцов проводится при t = 150–180°С в течение 1,5 ч.

Прочность во влажном состоянии наиболее существенно зависит от минералогического состава глин, дисперсности глинистых частиц, емкости и состава обменного комплекса.

4. Предел прочности при сжатии в сухом состоянии определяется на стандартных образцах высотой 50 и диаметром 50 мм по ГОСТ 3594.6–93. Для оценки связующей способности бентонитовых глин определяют предел прочности при разрыве в зоне конденсации влаги по ГОСТ 28177–89.

Метод основан на определении сопротивления образца разрыву при одностороннем поверхностном нагревании.

5. Коллоидальность характеризует глины с точки зрения образования устойчивой водно-глинистой суспензии, влияет на распределение глинистой составляющей в формовочной смеси и тем самым на прочность и пластичность формовочных смесей. Коллоидальность в процентах определяется по ГОСТ 3594.10–93 отношением объема осадка к общему объему водно-глинистой суспензии (%) после отстаивания ее в течение 24 ч.

Для испытания в пробирку высотой около 150 мм насыпают 0,5 г воздушно-сухой и размолотой глины и доливают 15 мл дистиллированной воды. После этого содержимое тщательно взбалтывают и добавляют 0,1 г MgO, снова взбалтывают в течение 1 мин и оставляют в покое на 24 ч, после чего замеряют объем образовавшегося осадка.

6. Состав обменных катионов определяется по ГОСТ 3594.2–93, ГОСТ 3594.3–93 специальными методами химического анализа и выражается в мг⋅экв. на 100 г глины. К числу обменных катионов относятся К⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺.

Чем выше сумма обменных катионов в глине, тем выше ее качество. При обмене одних катионов на другие меняются свойства глины.

Например, при обработке кальциевого бентонита содой происходит замещение катионов Ca²⁺ катионами Na⁺ и бентонит из кальциевого становится натриевым (процесс химической активации).

7. Водопоглощение бентонитов характеризует способность глины поглощать влагу, зависит от строения кристаллической решетки глины и количества примесей. По водопоглощению можно ориентировочно определить вид глины. Водопоглощение оказывает некоторое влияние на изменение размеров отпечатка форм, изготавливаемых по-сухому, и на характеристики водно-глинистых суспензий.

Коэффициент водопоглощения определяется по ГОСТ 28177–89. ответствующего переходу системы “глина–вода” из пастообразного состояния в состояние суспензии.

Навеску глины массой 5 г помещают в стакан, добавляют 5 см3 дистиллированной воды и тщательно перемешивают глинистую массу с помощью стеклянной палочки до однородного состояния. Добавляют дистиллированную воду до тех пор, пока мениск не приобретет подвижное состояние. Воду добавляют порциями от 0,5 до 2,5 см3. Порции уменьшают по мере добавления воды. Коэффициент водопоглощения воды (k) вычисляют по формуле:

k = m₁/m,

где m₁ – масса дистиллированной воды, требуемой для перехода системы “глина – вода” в состояние суспензии, г;

m – масса навески глины, г.

8. Концентрация водородных ионов (рН) влияет на прочностные свойства формовочных материалов. Наблюдается, что с повышением рН прочность формовочной смеси в горячем состоянии возрастает. Простейший анализ по определению рН позволяет очень быстро узнать, из какого места разработки получена данная партия глины, рН определяется на приборе по ГОСТ 3594.5–77. Навеску глины массой в 8–10 г помещают в стаканчик и приливают 80–100 мл дистиллированной воды. После взбалтывания в течение 10 мин в стаканчик с раствором опускают электроды прибора и определяют рН по шкале.

9. Термическая устойчивость бентонитовых глин основана на определении прочности при сжатии во влажном состоянии после нагрева глины и выдержки ее в течение 1 ч при температуре 550°С. После охлаждения глины в эксикаторе готовят смеси из исходной и прокаленной глины. Затем определяют предел прочности при сжатии для исходной и прокаленной глины.

Термическую устойчивость определяют по формуле

Т = σ₁ /σ₂,

где σ₁ – предел прочности при сжатии во влажном состоянии по результатам испытания прокаленной глины, Па (кгс/см²); σ₂ – предел прочности при сжатии во влажном состоянии по результатам испытания исходной глины, Па (кгс/см²).

Термическая устойчивость глин определяется по ГОСТ 28177–89.

Лекция 10. Применение формовочных глин.

Формовочные глины выбирают для приготовления смеси в зависимости от способа формовки, вида заливаемого сплава, образования на отливках наименьшего пригара. Чем выше температура заливки, толщина стенки и масса отливки, тем более огнеупорную и высокопрочную глину необходимо применять. Так, для формовки по-сухому стальных и чугунных отливок применяют глины 1-й и 2-й групп по прочности в сухом состоянии, групп Т1–Т3; при формовке по-сырому – групп Т1 и Т2, а для толстостенных отливок (>70 мм) – глину группы Т1.

В массовом производстве при формовке по-сырому бентонитовые глины используют чаще, чем другие виды глин. При этом наилучших результатов достигают при применении бентонитовых глин, активированных содой. При чугунном литье желательно использовать кальциевые монтмориллонитовые глины, а при стальном – натриевые.

4.6.4. Связующие материалы для формовочных и стержневых смесей

Во многих случаях, особенно при изготовлении стержневых смесей, формовочная глина не обеспечивает получение надлежащей прочности стержней, поэтому в смеси вводят связующие добавки, обладающие более высоким значением удельной прочности. Такие добавки называют связующими материалами или крепителями. Существует большое количество связующих материалов, которые в большинстве случаев являются побочными продуктами или отходами при различных видах производства.

Основные требования, предъявляемые к связующим материалам.

Специальные связующие материалы (добавки) вводят в формовочные и стержневые смеси в количествах, обеспечивающих необходимые качества форм и стержней. К любому связующему материалу в зависимости от условий его применения предъявляются соответствующие требования. Связующие вещества должны обладать следующими свойствами:

− равномерно распределяться по поверхности формовочных материалов в течение определенного времени, что обеспечивает постоянство свойств смеси;

− предотвращать прилипаемость смеси к модели или стержневому ящику, так как прилипаемость затрудняет изготовление форм и стержней и снижает производительность труда;

− придавать смеси текучесть, необходимую для выполнения всех контуров детали, что особенно важно, если эти контуры имеют сложную конфигурацию;

− обеспечивать достаточную поверхностную и общую прочность как в сыром, так и в сухом состоянии;

− обеспечивать быстрое высыхание форм и стержня при сушке и не обладать гигроскопичностью при хранении и сборке форм; − не выделять много газов при сушке и заливке, так как излишняя газотворная способность смеси способствует образованию газовых раковин в отливках;

− обеспечивать податливость формы или стержня, которая необходима ввиду усадки металла при остывании;

− не снижать огнеупорность формовочных и стержневых смесей и не увеличивать их пригораемость, что особенно важно при отливке стальных деталей;

− обеспечивать легкое удаление стержней из отливок;

− связующий материал должен быть дешев, недефицитен и безвреден для окружающих.

Физико-химические свойства связующих материалов.

Связующие материалы предназначены для соединения песчинок смеси между собой. На песчинки связующие наносятся в жидком виде и затем затвердевают при сушке, соединяя песчинки. В литейном производстве в качестве связующего применяют вещества жидкие при комнатной температуре, переходящие в жидкое состояние при растворении их в соответствующих растворителях (таких, как вода, ацетон и т. д.), расплавляющиеся и приобретающие свойства жидкости при нагреве (бакелит, формальдегид и т. д.). Таким образом, процесс связывания частиц формовочной смеси можно рассматривать как скрепление твердых тел жидким веществом при определенных условиях.

Прочность связывания зависит от сил когезии и сил адгезии.

Адгезия (прилипание) – слипание разнородных твердых или жидких тел (фаз) в результате межмолекулярного взаимодействия при соприкосновении их поверхностями. Адгезию широко используют в технике для склеивания, сварки, и пайки. В некоторых случаях адгезия вредна (например, прилипание стержня или формы к оснастке).

Для устранения адгезии применяют разделительные покрытия.

Адгезия измеряется работой, затрачиваемой на разъединение частиц разнородных фаз на границе раздела. Когезия (от латинского “связанный”) – сцепление, притяжение между частицами одного и того же твердого тела или жидкости, приводящее к объединению этих частиц в единое тело. Причиной когезии является межмолекулярное взаимодействие. Работа, затрачиваемая на преодоление сил сцепления между частицами внутри фазы, называется работой когезии. Величина адгезии зависит от строения молекул. Высокая адгезионная способность двух фаз будет тогда, когда в состав молекул входят родственные группы – полярные и неполярные. Высокую адгезию к воде имеют группы углеводородов СООН и ОН и низкую – группы с цепочкой СН2. По этой причине не рекомендуется применять одновременно растворимые и не растворимые в воде связующие. Вода, обладающая большой адгезионной способностью к кварцу, вытесняет масла с поверхности песчинки, и они располагаются на поверхности воды в виде тонкой пленки или в виде мелких капель. Это понижает прочность смеси.

При затвердевании жидкой пленки происходит сокращение объема под действием развивающихся в пленках усадочных напряжений. Свободно высыхающие верхние слои, уменьшаясь, тянут за собой нижние слои, связанные с подкладкой. При этом пленка может разрываться в виде мелких трещин. Усадка нарушает связи пленки с подкладкой. Если пленка хрупкая, а связь между пленкой и подкладкой превышает прочность хрупкой пленки, то последняя растрескивается и затем осыпается. Хрупкие пленки образуют органические высыхающие связующие, а смеси на их основе имеют низкую поверхностную прочность и высокую осыпаемость.

При высыхании пленки молекулы органических веществ располагаются длинными цепями параллельно подкладке. Наиболее прочные пленки образуются, если в них возникают пространственные трехмерные сетки.

Связующие, которые вызывают образование прочной пленки, делятся на три группы:

1) затвердевающие после расплавления (канифоль, битум и т. д.);

2) твердеющие при испарении растворителя, например, глина, патока;

3) твердеющие в результате полимеризации полимера (льняное масло, олифа, смолы).

Связующие третьей группы обеспечивают наибольшую прочность. Они дают эластичную и прочную пленку, которая не трескается, не окисляется и не отслаивается от песчинок. К этой группе относятся все масла и смолы. Они являются жидкостями, и поэтому стержневые смеси на их основе обладают низкой прочностью во влажном состоянии.

Связующие второй группы дают прочность ниже, но отличаются повышенной вязкостью: в качестве растворителя главным образом используется вода. В сочетании с глиной они обеспечивают получение стержневых смесей заданной прочности во влажном состоянии.

Связующие первой группы (канифоль, битум) самостоятельно не используются, а входят в состав сложных связующих.

Классификация связующих материалов.

Классификация связующих материалов разработана профессором А. М. Ляссом (ЦНИИТМАШ). В основе классификации связующих материалов, используемых в литейном производстве, лежат два основных признака:

а) природа материала (органический, неорганический, водные и неводные);

б) характер затвердевания (необратимый, промежуточный, обратимый).

Органические материалы не выдерживают высоких температур заливаемого металла и разлагаются, что приводит к облегчению выбивки. Неорганические связующие, напротив, хорошо выдерживают воздействие высоких температур. Они используются для приготовления облицовочных формовочных смесей, а в стержневые смеси добавляются для увеличения сырой прочности.

По отношению к воде связующие делятся на водные и неводные. К неводным относятся такие материалы, которые не растворяются в воде и не смачиваются ею, к водным – растворимые в воде.

Органические неводные связующие – это растительные масла и масла на основе переработки продуктов нефти. Они обеспечивают наиболее высокую прочность стержней после сушки.

Водные и неводные связующие не смешиваются между собой. Их смешивание почти всегда понижает прочность смесей как во влажном, так и в сухом состоянии. Необратимо затвердевающие связующие претерпевают сложные химические изменения при нагреве, вызывающие образование прочной пленки. После охлаждения они не восстанавливают свои первоначальные свойства. В основе их затвердевания лежат процессы полимеризации вещества. Обратимо затвердевающие материалы восстанавливают свои первоначальные свойства после охлаждения (битумы, пеки, канифоль) или при действии растворителя (декстрин, пектиновый клей, барда сульфидного щелока).

К группе с промежуточным характером затвердевания относятся связующие, в состав которых входят вещества с обратимым и необратимым характером затвердевания. Необратимо затвердевающие связующие обеспечивают наибольшую прочность сухих стержней >0,5 МПа/1% (> 5 кг/см2/1%), связующие с промежуточным характером затвердевания дают прочность 0,3–0,5 МПа/1% (3–5 кг/см2/1%), обратимо затвердевающие связующие дают наименьшую прочность до 0,3 МПа/1% (3 кг/см2/1%). В соответствии с этим связующие разделяются на три группы по удельной прочности на разрыв в сухом состоянии. Удельной прочностью связующего называется прочность, полученная при испытании сухого стандартного образца из смеси с оптимальным содержанием связующих, отнесенная к процентному содержанию связующего в смеси.

К классам А и Б относятся органические связующие: А – неводные, Б – водные. К классу В относятся неорганические водные связующие. Связующие класса А проявляют свои связующие свойства, не требуя добавки воды, и не растворяются в ней. Такими материалами являются масла, битумы, канифоль и др.

В класс Б входят материалы, способные растворяться в воде, а после ее испарения связывать зерна песка. Такими материалами являются лигносульфонаты технические (ЛСТ), декстрин, патока и др.

Класс В содержит жидкое стекло, фосфаты, алюминаты, глину, цемент, гипс и другие неорганические материалы.

Масла.

Масла относятся к органическим неводным связующим класса А-1. Первыми органическими связующими, применяемыми для приготовления стержневых смесей, были растительные масла. Их получают из семян льна, конопли, хлопчатника и др. В их состав входят жирные кислоты или сложные эфиры кислот глицерина – глицериды.

Упрочнение смесей с растительными маслами происходит при тепловой сушке в результате полимеризации содержащихся в них жирных кислот. Способность масла к высыханию (затвердеванию) определяют по йодному числу – количеству йода (в г), которое поглощается 100 г масла. Если йодное число больше 150, такое масло называется высыхающим (льняное, конопляное и др.), если йодное число равно 150–100 – полувысыхающим (подсолнечное, хлопковое, кукурузное и др.), а если йодное число < 100 – слабовысыхащим (оливковое, касторовое и др.).

В литейном производстве применяют в основном льняное и конопляное масла (ГОСТ 5791–81). Оптимальная добавка масла в стерж- невую смесь – 1,5%, температура сушки – 200–250°С. Стержни с добавкой растительного масла имеют высокую прочность 0,7–1,0 МПа (7–10 кг/см²), хорошую податливость, легкую выбиваемость, негигроскопичны. Однако в сыром состоянии стержни с добавкой растительного масла имеют низкую прочность 3–6 кПа (0,03–0,06 кг/см²).

Для увеличения прочности смесей в сыром состоянии в нее вводят глину (до 3%). Однако из-за большой удельной поверхности глина поглощает масло и увеличивает его расход. Поэтому для стержневых смесей с добавкой растительного масла применяют только кварцевые пески с содержанием глины до 2%. Поскольку растительные масла являются в большинстве пищевыми продуктами, в настоящее время они практически не применяются. Заменителями растительных масел являются натуральная олифа, олифа оксоль, связующее 4ГУ и др.

Натуральная олифа представляет собой льняное или конопляное масло, обработанное при 250°С без доступа воздуха в присутствии сиккативов. Сиккативы (соли жирных, смоляных и нафтеновых кислот) – вещества, хорошо растворимые в растительных маслах и служащие катализаторами для быстрого их высыхания.

Олифа оксоль представляет собой продукт окисления растительных масел (55%) с последующим введением сиккативов и растворением в уайт-спирите (45%). Уайт-спирит – фракция перегонки нефти (особо чистый керосин, возгоняющийся при 140–200^оС, имеющий плотность 770 кг/м³).

Связующие 4ГУ (п) и 4ГУ (в) – это раствор сплава (50%) полувысыхающих и высыхающих масел (соответственно, индекс “п” или “в”) с канифолью (3%) или нефтеполимерной смолой в уайт-спирите (47%). Указанные связующие вводятся обычно в смесь в количестве 1,5–2%. Связующее ОХМ – это обработанное хлопковое масло плотностью 960–970 кг/м³. В 50–60-е годы был разработан ряд связующих на основе продуктов переработки нефти, сланцев и других веществ, которые почти полностью заменили масла.

П – раствор окисленного петролатума (побочный продукт при изготовлении смазочных масел из нефти) в уайт-спирите в соотношении 1:1. Плотность 820–880 кг/м³.

ПТ – раствор в уайт-спирите окисленного петролатума и таллового масла (до 30%) – побочного продукта при получении целлюлозы.

ПТА – раствор в уайт-спирите окисленного петролатума, обработанного аммиаком, и таллового масла.

ГТФ – продукт термической переработки эстонских сланцев (генераторная тяжелая фракция).

ПС – связующее из 60% П и 40% ГТФ.

СЛК – 50% ГТФ и 50% лака-энтиноля.

КО – раствор кубовых остатков (от производства синтетических жирных кислот) в уайт-спирите. УСК – раствор кубовых остатков продуктов переработки нефти (30–35%) в органическом растворителе (40–50%) с адгезионной присадкой (0,1–15%). Для снижения температуры его застывания вводят до 15% асфальтовых смолистых веществ.

Все масляные связующие являются жидкостями, хорошо смешиваются с песком, позволяют достичь высокой прочности формовочной смеси после сушки, негигроскопичны, смесь к оснастке не прилипает, имеет хорошую выбиваемость. Недостатками масляных связующих являются необходимость длительной сушки, малая термостойкость, низкая прочность в сыром состоянии. Масляные связующие применяют для изготовления стержней 1-го и 2-го классов сложности.

Полисахариды.

Полисахариды – высокомолекулярные сложные углеводы. Они являются побочными продуктами производства переработки сахаросодержащих веществ. Упрочнение форм и стержней с такими связующими происходит при тепловой сушке в результате испарения влаги и полимеризации сахаров. При этом из-за диффузии водного раствора связующего и испарения влаги с поверхности формы поверхностные слои ее обогащаются связующим, в результате чего прочность поверхности повышается, а прочность глубинных слоев понижается.

К связующим этого класса (класс Б-2, Б-3) относятся мелясса, пектиновый клей, декстрин, крахмалит, гидрол и др.

Мелясса (патока) – продукт переработки сахарной свеклы или тростника. Связующие свойства меляссы зависят от содержания в ней сахарозы, глюкозы, фруктозы. Обычно в меляссе содержится 45–50% сахаров. В процессе сушки стержней (при нагреве) мелясса разжижается и обволакивает песчинки. Затем стержни остывают и приобретают необходимою прочность. Однако из-за разжижения меляссы при сушке стержни непрочны, могут дать осадку, поэтому в смесь вводят до 6% глины. Мелясса вводится в смесь в количестве до 2%. Прочность смеси, содержащей 2% меляссы и 6% глины, после сушки при 160–180°С составляет не менее 0,3 МПа (3 кг/cм²).

Пектиновый клей – отходы переработки жома плодов и овощей, обработанные кислотами. Прочность смеси при содержании 2,5% пектинового клея после сушки при 160–180°С составляет не менее 1 МПа (10 кг/см²).

Декстрин – продукт неполного гидролиза картофельного или кукурузного крахмала (при 120–150°С) разбавленными минеральными кислотами. Крахмал (С6Н10О5)n имеет большую молекулярную массу и не растворим в воде. При нагреве его молекулы расщепляются, и образующийся декстрин становится растворимым. Декстрин поставляется в виде порошка желтого и палевого цвета. Вводится в смесь в количестве 0,5–1,5%. Прочность смеси при содержании 1,25% декстрина после сушки при температуре 160–180°С не менее 0,5 МПа (5,0 кг/см²).

Крахмалит – связующее, полученное путем специальной обработки крахмала, вводится в смеси в небольшом количестве (0,015–0,1%) для автоматических линий формовки.

Гидрол – продукт переработки кукурузы на глюкозу. Его свойства подобны свойствам меляссы. ВНИИЛИТМАШем разработано высокопрочное углеводное связующее ЭКР, которое обеспечивает прочностные свойства при формовке по-сырому 0,10–0,28 МПа (1,2–2,8 кг/см²) при влажности менее 3,5%.

Недостатками всех водорастворимых органических связующих являются необходимость тепловой сушки и повышенная гигроскопичность. Поэтому при их длительном хранении снижается прочность стержня. Кроме того, водорастворимые связующие дефицитны.

В настоящее время их применение сокращается.

Лигносульфонаты.

Лигносульфонаты (ЛСТ) относятся к органическим водным связующим класса Б-2 и Б-3 По объему применения в качестве связующих лигносульфонаты занимают в литейном производстве третье место после глины и жидкого стекла. Они применяются в формовочных смесях для формовки по-сырому, по-сухому, для изготовления стержней в нагретой оснастке, в жидкоподвижных и сыпучих ХТС, противопригарных красках, в качестве катализатора для отверждения ХТС и др.

Лигносульфонаты являются побочными продуктами при производстве целлюлозы из древесины сульфитным способом. ЛТС являются очень дешевыми и недефицитными органическими связующими, обеспечивающими хорошую выбиваемость форм и стержней. В настоящее время используется менее половины получаемых лигносульфонатов, а большая часть их из-за ограниченного применения выбрасывается в канализацию или сжигается. Масштабы применения ЛТС могут быть значительно расширены. Применение ЛТС в литейном производстве – пример безотходной технологии в промышленности.

Согласно ГОСТ 13 183–83 производятся ЛСТ марки А (жидкие, содержат сухих веществ не менее 47%, плотность – не менее 1230 кг/м³) и марки Т (твердые, более 76% сухих веществ); pH 20%-го раствора ЛСТ – не менее 4,4. Твердые ЛСТ, хотя и более удобны для транспортирования, осо-бенно в холодное время года (поставляются в виде глыб по 20 кг в бумажных мешках), однако из-за трудностей, возникающих при хранении (слипание), дозировке и растворении, применяются ограниченно.

Для формовки по-сырому и по-сухому и для изготовления стержней в нагретой оснастке наиболее подходящими являются ЛСТ с натриевым основанием, а для ЖСС, отверждаемых CrO3, – ЛСТ с кальциевым основанием.

ЛСТ применяются в формовочных смесях в сочетании с глиной и другими связующими. Формовочные смеси только с одним ЛСТ не применяются, так как имеют низкие прочностные свойства (0,1–0,3 МПа), что обусловлено возникновением напряжений и трещин в пленке этого связующего при сушке вследствие значительного уменьшения объема ЛСТ (в 2,7 раза).

Для уменьшения напряжений в пленках в ЛСТ следует вводить пластификаторы (мочевину, глицерин) или инертные добавки (глину, маршалит), уменьшающие усадку и напряжение при высыхании.

Прочность при растяжении формовочных смесей, содержащих 3% глины и 5% ЛСТ, после сушки при 160–180°С составляет не менее 0,6 МПа, а при добавке еще 5% маршалита – 0,6–0,8 МПа. Такой прочности часто недостаточно, особенно для стержней, поэтому ЛСТ комбинируют с другими связующими, например, при изготовлении стержней в нагретой оснастке применяют ЛСТ в сочетании с фенолоспиртом, карбамидной смолой и другими веществами.

Дата добавления: 2014-01-14