Огнеупорные наполнители

Огнеупорные наполнители должны обеспечивать:
-пластичность литейной формы ; пластичность формовочной смеси позволяет наиболее точно и полно воспроизводить форму будущей отливки;
-гладкую поверхность отливки;
- прочность литейной формы- во время транспортировки и заливки форма не должна разрушаться;
-огнеупорность литейной формы; материал формы должен выдерживать температуры расплавленного металла, не размягчаться и не размываться при заливке;
- формовочная смесь должна легко отделяться от отливки после застывания,не образуя пригара;
-создавать газопроницаемую оболочку для выхода газов, образующихся при заливке металла;
В качестве огнеупорных наполнителей литейных форм применяют формовочные пески, шамот, порошки магнезитовые и хромитовые, асбест, циркон, хромомагнезит и др. Технологические свойства формовочных и стержневых смесей во многом зависят от свойств формовочных песков, применяемых при их изготовлении.

2.1.1. Формовочные пески – это осадочные горные породы, образовавшиеся в результате последовательного отложения минеральных веществ на протяжении длительного периода времени. Огнеупорность формовочных песков должна быть не менее 1700 С.
В зависимости от содержания глинистой составляющей формовочные пески (ГОСТ 2138-91) подразделяются на классы: кварцевые (К), тощие (Т) и жирные (Ж). Кварцевые и тощие формовочные пески подразделяются на группы в зависимости от массовой доли глинистой составляющей, диоксида кремния, коэффициента однородности и среднего размера зерна, жирные- от предела прочности при сжатии во влажном состоянии и среднего размера зерна.

Кварцевые пески содержат до 2,0 % глинистой составляющей
Зерновой состав песка определяют методом рассеивания его проб на лабораторном приборе через 11 последовательно установленных сит с размерами стороны ячейки от 2,5 до 0,050 мм. После просева остатки песка на каждом сите и поддоне прибора взвешивают. Группу песка определяют по наибольшему его остатку на сите прибора, по величине остатка на каждом из двух крайних сит – категории А и Б. К категории А относят пески с большим остатком на крайнем верхнем сите, к категории Б- с большим остатком на крайнем нижнем сите. Например, марка 2К02А означает: песок кварцевый класса 2К, группы 02, категории А ( остаток на сите 0315 больше чем на 016).
Группы кварцевых песков приведены в таблицах 30,31.

Таблица 30

Тощие пески содержат от 2,0% до 12,0% глинистой составляющей. Группы тощих песков приведены в табл. 32. Зерновой состав тощих песков соответствует табл.31.
Таблица 32

Жирные пески содержат от 12,0% до 50,0% глинистой составляющей. Группы жирных песков приведены в табл 33.
Таблица 33

Обозначение марок кварцевых и тощих песков состоит из обозначения групп по массовой доле глинистой составляющей, массовой доли диоксида кремния, коэффициенту однородности и среднему размеру зерна.
Пример. 2К1О302 – кварцевый формовочный песок с массовой долей глинистой составляющей от 0,2% до 0,5%, массовой долей диоксида кремния не менее 99,0% , коэффициентом однородности от 60,0% до 70,0% и средним размером зерна от 0,19 мм до 0,23 мм.
Обозначение марок жирных песков состоит из обозначения групп по пределу прочности при сжатии во влажном состоянии и среднему размеру зерна.
Пример. Ж2016 – жирный формовочный песок с пределом прочности при сжатии во влажном состоянии от 0,05 до 0,08 Мпа и средним размером зерна от 0,14 мм до 0,18 мм.
В зависимости от содержания влаги пески формовочные подразделяются на сухие- с массовой долей влаги не более 0,5%, влажные- с массовой долей влаги до 4,0% и сырые- с массовой долей влаги до 6,0 %.
По концентрации водородных ионов водной вытяжки (рН) формовочные пески подразделяются на кислые(рН до 6,2), нейтральные (рН от 6,2 до 7,0) и щелочные (рН св. 7 ).
Содержание вредных примесей в формовочных песках (Na2O, K2O, CaO,MgO, Fe2O3) допускается не более 2,0 % по массе.
25 Газопроницаемость формовочных песков должна находиться в пределах, не менее 30,0 м2/Па с – 550,0 м2/ Па с.
Потери массы песка при прокаливании не должны превышать 0,2-3,0 %.
Массовая доля сульфидной серы в кварцевых формовочных песках не должна превышать 0,05%.
При изготовлении крупных стальных отливок или отливок из легированных сталей используют формовочные смеси, состоящие из высокоогнеупорных материалов( шамота, магнезита, хромистого железняка, асбеста и др.)

2.1.2.Шамот - материал, получаемый в результате обжига глины при температуре 1100 С. Для изготовления разовых и полупостоянных форм для стального и чугунного крупногабаритного литья используется заполнитель шамотный(ГОСТ 23037-99 ) марок ЗША ( огнеупорность 1690 С), ЗШБ (огнеупорность 1630 С) и ЗШВ (огнеупорность 1580 С) с размером зерна от 0,06 до 2 мм. Содержание основного компонента Al2O3 – не менее 32.0 %.
2.1.3.Порошки магнезитовые (ГОСТ 1216-87) получают путем размельчения горной породы магнезита с большим содержанием окиси магния (MgO ). После обжига приобретает высокую огнеупорность 2000-2100 С. Применяется в качестве формовочного материала для литья из специальных легированных сталей. Марки и химический состав порошков магнезитовых приведен в табл.34.

Таблица 34 Порошки магнезитовые (ГОСТ 1216-87)

Порошок хромитовый (ТУ У 26.2-00190503-358:2011) получают путем обжига и размельчения руды хромитового железняка при температуре 900 С. Содержание основного компонента Cr2O3 – не менее 45,0%. Огнеупорность 1600-1800 С. Применяется для приготовления облицовочных смесей при изготовлении крупногабаритных и массивных стальных отливок.
Асбест ГОСТ 12871-93)-химически стойкий и высокоогнеупорный материал ( температура плавления 1500 С) применяют в виде асбестовой крошки как добавку в формовочные и облицовочные смеси; повышает их огнеупорность. Массовая доля влаги в асбесте не должна превышать 3,0%.
Циркон- силикат циркония, содержащий 66,9% двуокиси циркония, 32,6 % двуокиси кремния, а также небольшие количества титана и окислов железа. Температура плавления циркона- 2410 С- 2450 С. Высококачественный(обогащенный) циркон используют для изготовления литейных форм и стержней, которые должны противостоять особо высоким температурам заливки пр получении стальных отливок. 26
Хромомагнезит (ГОСТ 5381- 93)- материал, состоящий из хромистого железняка и обожженного магнезита. Содержание Cr2O3 - 15.0-25.0%, MgO- не менее 55.0 %. Огнеупорность 2000-2100 С. Для приготовления формовочных смесей используют дробленый хромомагнезит с размером зерна 1,5-2,0 мм.
Для изготовления теплоизоляционных надставок для прибыли применяют теплоизоляционные материалы :
- асбест хризолитовый ГОСТ 12871-93: температура плавления 1450-1500 С;
-вспученный вермикулит ГОСТ 12865-67 : температура плавления 1200 С;
-перлитовый вспученный песок ГОСТ 10832-2009 марок М75, М100, М150, М200, М250 : температура плавления 1200-1300 С;
-древесные опилки ;
-древесная мука ГОСТ 16361-87.