37. Назначение и составы смесей «химического» твердения.

В современном литейном производстве помимо песчано-глинистых смесей используют химически твердеющие смеси на жидком стекле (СО2-процесс).

Смеси во влажном состоянии имеют очень низкую прочность, что затрудняет формовку. Поэтому для её повышения, в смесь вводят добавки глинистых связующих при одновременной стабилизации жидкого стекла 10-30%-м раствором NaOH. Например: 4% бентонита, 0,5 % NaOH (30 %-го). 2 % вода, остальное до 100 % - песок. Однако жидкое стекло может вступать в химические реакции с глиной, поэтому к глине предъявляются повышенные требования по химическому составу. Твердение форм и стержней осуществляют тремя способами: воздушной сушкой, т.е. подпиливанием на воздухе в течение 2-8ч, тепловой сушкой при температуре 22О-25О°С в течение 30~60мнн и химическим путем. При химическом отверждении формы и стержни продувают углекислым газом или вводят в смесь в процессе приготовления специальные добавки, которые вступают с жидким стеклом в химическую реакцию. Метод изготовления форм и стержней, с продувкой углекислым газом называется CO2-процессом. В процессе продувки происходит разложение силиката натрия и образование кремниевой кислоты, связывающей зерна песка между собой. Продолжительность твердения от нескольких секунд до 1-2 мин. При более длительной продувке происходит обезвоживание и растрескивание кремне геля, что ведет к разупрочнению смеси.

В смесь вводят различные специальные добавки, улучшающие ее определенные свойства. Для улучшения выбиваемости вводят добавки органических или минеральных выгорающих веществ, которые разупрочняют смесь после заливки сплавом. Разупрочняющее действие оказывают добавки асбеста, лигносульфонатов, нафталина ~ 1 %, глинистых добавок до 5 %.

Выбиваемость значительно улучшается при использовании жидких отвердителей, таких как сложные эфиры уксусной кислоты и глицерина; уксусной кислоты и эгиленгликоля; либо 6 - 12 %-й водный раствор кремнефторисговодородной кислоты.

Химическая инертность к легированным сталям достигается при использовании в качестве наполнителя смеси хромомагнезита, Циркона, электрокорунда, оливина и др.

Для снижения пригара и выбиваемости добавляют каменноугольную пыль (для чугунного литья - 7 %); формы и стержни красят. Для улучшения податливости смеси вводят древесные опилки (для цветного литья улучшается выбиваеиость). Для улучшения текучести добавляют раствор битума в уайт-спирите. Прилипаемость снижается при уменьшении содержания воды, иногда добавляют до 5 % мазута.

37. Назначение и составы пластичных самотвердеющих смесей.

В качестве твердых отвердителей жидкостекольных смесей используют либо отходы металлургического производства шлаки, либо строительные материалы цемент, гипс и др. К высокоактивным добавкам относятся алюмоферритный цемент, гипс, алебастр, известь (обожженная), карбид кальция, соли сильных кислот. Средней активностью обладают: феррохромовый шлак, мартеновский и электропечной белый рассыпающийся шлаки, отходы асбестовой промышленности и соли фосфорном кислоты, а также нефелиновый шлем Малоактивны: доменный и ваграночный шлаки, маршалит, борный ангидрид, силикогель, ферросилиций и силикокальций. Самозатвердевание смесей на воздухе происходит в результате физико-химического взаимодействия отвердителей или специальных ускорителей твердения со связующими материалами. В результате взаимодеиствие жидкого стекла с двух кальциевым силикатом образуется аморфная масса, подобная гелю кремниевой кислоты, те гелеобразованне жидкого стекла является решающим при твердении. Такие смеси получили название самотвердеющих, а процесс их применения - ПСС-процесса. Увеличение расхода жидкого стекла или повышение его плотности замедляет начальную скорость, и удлиняет инкубационный период структурообразования, т.к. увеличивается длительность растворения двухкальциевого силиката в жидком стекле. При повышении модуля жидкого стекля инкубационный период сокращается, а скорость структурообразования увеличивается. Регулирование скорости самотвердения осуществляется путем изменения содержания отвердителя Применение высокоактивных отвердителей позволяет повысить прочность смесей и сократить время раскрытия стержневых ящиков и протяжки моделей. В этом случае количество отвердителя и жидкого стекла в смесях может быть снижено на 30-60 % при сохранении достаточно высоких технологических свойств Также в качестве отвердителя жидкого стекла используется и нефелиновый шлам, который перед применением подвергается обжигу и размолу. Он содержа в своем составе 76 • 86 % B*-модификации двух кальциевого силиката. Шламы Волховского. Пикалевского и Ачинского заводов содержат: 54-68 % СаО. 27-30 % SiO2. 3-4 % Al2O3,. 3-5 % Fe2O3. 2-3% R2O, потери при прокаливании 2,3-2,5 %. Значения удельной поверхности колеблются от 3000 до 4600 см2/г достигая иногда 7000 см2/г, что значительно выше по сравнению с удельной поверхностью феррохромовых шлаков. Активность нефелинового шлама 20-30 мин. а при удельной поверхности 7000 CM2/г около 10 мин. В самотвердеюшнх смесях с феррохромовым шлаком используется жидкое стекло модулем 2.4-2,9 в количестве 3-6% от массы песка Как показали исследования, для получения удовлетворительной пленки жидкого стекла на зернах песка с толщиной 1,0-2.5мкм вязкость его должна быть не более 1000 сантипуаэ при 20"С. Количество шлака в самотвердеющих смесях обычно составляет 2-6 % в зависимости от его химической актив кости и требуемого времен и твердения Обычно продолжительность твердения изменяется от 10 мин до 2 ч. Свойства смесей зависят не только от химического состава отвердителя, но и от модуля и плотности жидкого стекла, крупности песка, степени уплотнения смеси и температуры окружающей среды. Лучшие свойства у смесей при М=2,4-2,5. При разбавлении жидкого стекла водой скорость отверждения возрастает. Снижение плотности ведет и к улучшению выбиваемости форм и стержней. Оптимальное содержание отвердителей а смесях составляет 10 % от массы Жидкого стекла. Живучесть смесей с ЖИДКИМИ отвердителями весьма чувствительна к температуре окружающего воздуха и наполнителя С повышением температуры живучесть сокращается, а с понижением - увеличивается При длительном хранении стержней и форм во влажной атмосфере при относительной влажности 80- 90% осыпаемость смеси может повыситься сверх допустимых пределов (>0.3%). В таких случаях формы и стержни перед сборкой и заливкой металлом должны подвергаться кратковременной подсушке Выбиваемость смесей с жидкими отвердителями можно улучшить добавками нейтральных и слабощелочных солей с фосфорно-кислородными анионами, модификатора ЩФ (щелочного фосфата); сахарорафинадной патоки (СРП). Важное преимущество СО2- и ПСС- процессов состоит в том. что упрочнение смеси производят непосредственно в модельной оснастке, что повышает геометрическую точность отливок. Преимуществом ПСС- процесса по сравнению с СО2-процессом является его большая технологичность. т.е. отпадает необходимость в углекислотном оборудовании различных приспособлениях для продувки.