PRZYGOTOWANIE I BADANIA PODSTAWOWYCH WŁAŚCIWOŚCI MAS FORMIERSKICH

Z mas formierskich wytwarza się piaskowe formy i rdzenie odlewnicze. Materiały formierskie dzielimy na:

• Głowne: piaski formierskie, gliny formierskie

• Pomocnicze: spoiwa, dodatki do mas, surowce do sporządzania pokryć form i rdzeni

PIASKI FORMIERSKIE:

1. Piaski formierskie są produktem fizycznego i chemicznego wietrzenia skał. Piaski różnią się między sobą:

• Składem

• Wielkością i kształtem ziaren

• Ilością i jakością lepiszcza oraz domieszek szkodliwych

1. Piaski składają się z:

• Ziarnistej osnowy >65%masy

• Naturalnego lepiszcza <=35% masy (najlepsze lepiszcze obejmuje wszystkie minerały występujące w złożu o ziarnistości mniejszej niż o,o2mm)

1. Piaski kwarcowe- najpospolitsze, najczęściej stosowane w odlewnictwie; osnowa złożona głównie z ziaren kwarcu. Zawierają domieszki z których najbardziej szkodliwe i niepożądane to: Fe2O3; FeS2; CaCO3; Na2O; K2O; MgO- obniżają one ogniotrwałość piasków i pogarszają powierzchnie odlewów przez powstawanie przypaleń i wżerów.

Piaski kwarcowe sklasyfikowane są w 6 gatunkach. Decydują o tym:

• Zawartość lepiszcza i składników chemicznych

• Temperatura spiekania

• Przepuszczalność

• Ziarnistość osnowy

(Zawartość lepiszcza oznacza się grawimetrycznie po odmyciu go z określonej próbki piaski;

Skład ziarnowy osnowy oznacza się za pomocą znormalizowanego zestawu sit.)

Po przesianiu odmytej z lepiszcza i wysuszonej próbki piasku otrzymuje się kilka frakcji. Suma 3 największych odsiewów na sąsiadujących ze sobą sitach nazywa się frakcją główną- im wyższa tym piasek jest bardziej jednorodny. Jednorodności piasków kwarcowych:

• Jednorodny >80%

• Małojednorodny 60-80%

• Niejednorodny <60%

1. Temperatura spiekania- najniższa temperatura przy której następuje nadtopienie próbki piasku nasypanej do łódeczki porcelanowej i umieszczonej w piecu rurowym.

2. Inne surowce stanowiące osnowe mas formierskich:

• Materiały pochodzenia mineralnego: piasek cyrkoniowy; piasek mulitowy; piasek sylimanitowy; piasek chromitowy; piasek oliwinowy

• Materiały syntetyczne lub otrzymywane drogą termicznej obróbki: korund; karborund; magnezyt

Masy sporządzone z tych materiałów przeznaczone są do wytwarzania form klasycznych i precyzyjnych, z reguły przeznaczonych do otrzymywania odlewów z wysokotopliwych tworzyw.

1. Do mas termoizolacyjnych stosuje się: mielony keramzyt; niektóre frakcje płynów kominowych.

2. Gliny formierskie- naturalne minerały pochodzenia mineralnego, które składają się z lepiszcza i osnowy (przynajmniej 50% lepiszcza)

Stosowane w odlewnictwie przede wszystkim ze względu na główny składnik, którymi są minerały ilaste o dużym stopniu rozdrobnienia. Minerały te tworzą 3 grupy:

-kaolinitu- ogniotrwały, podstawowy składnik lepiszczy naturalnych

-montmorylonitu- chemicznie podobne do kaolinitu ale niższa ognioodporność

-illitu-nie są ogniotrwałe

1. Klasyfikacja glin formierskich:

-Gliny kaolinitowe- obok głównego minerału, kaolinitu, zawierają illit oraz inne krzemiany i domieszki ziaren kwarcu. Oznaczenia: GM; 1(najwyższa jakość)÷4(najniższa jakość)- określenie gatunku

-Bentonity-główny składnik-grupy montmorylonitu; materiały ilaste( kaolinit lub illit). Higroskopijne; poddawane są zabiegom uszlachetniającym dla polepszenia właściwości wiążących.

1. Spoiwa-materiały naturalne lub sztuczne, organiczne lub nieorganiczne; mają właściwości wiążące ziarna osnowy piaskowej.

Grupy spoiw wiążących rozróżnia się przez:

-wysychanie- usunięcie wody, bez przemian chemicznych

-krzepnięcie- przejście sproszkowanego spoiwa zmieszanego z piaskiem formierskim i

Otoczkę każdego ziarna w stan ciekły w czasie ogrzewania

-na skutek reakcji chemicznych

1. Dodatki do mas formierskich- ich rola polega na poprawianiu jakości powierzchni odlewów, zmianie własności termofizycznych, poprawieniu jej przepuszczalności, wybijalności itd.

Postacie węgla przeciwdziałają powstaniu przypaleń masy do odlewów i poprawiają jakość powierzchni odlewów( grafit, pył węglowy, pył koksowy, sadza)

Trociny lub torf- poprawiają przepuszczalność, podatność i wybijalność mas

Siarka, kwas borowy, sole amonowe- zabezpieczają przed zapaleniem się ciekłego metalu

Cząstki metalowe(śruty, opiłki, wióry)- zmiana właściwości termofizycznych mas

1. Pokrycia na formy i rdzenie piaskowe- stosowane, aby uzyskać powierzchnię odlewów dobrej jakości

2. Naturalna porowatość piaskowych elementów oraz ciśnienie metalostatyczne powodują zjawiska penetracji ciekłego metalu w masę- powierzchnia odlewów staje się chropowata i mniej elestyczna.

3. Podczas odlewania tworzyw o wysokiej temperaturze topnienia elementy form narażone są na bardzo silne przegrzanie-powstanie warstwa metalowo-ceramiczna, utworzą się przypalenia, wżery- trudna do oczyszczenia powierzchnia odlewów.

4. Pokrycia są najczęściej emulsjami substancji chemicznych: mączka kwarcowa, cyrkonitowa, sproszkowany grafit, biel tytanowa. Pokrycia nakładane są za pomocą pędzli lub rozpylaczy.

5. Właściwości technologiczne( cechy charakteryzujące masę pod względem przydatności do sporządzenia form lub rdzeni):

a)pozwalające na ocenę jakości masy przed zalaniem formy metalem

b)pozwalające na ocenę jakości masy podczas zalewania i po zalaniu formy

ad. A)

-płynność- zdolność do rozprzestrzeniania się zagęszczonej masy w całej objętości.

-osypliwość- ścieralność- cechy mas gliniastych; powodem jest zanim sił wiązań między ziarnami osnowy

-Gęstość pozorna- stosunek masy do objętości wraz z porami; im większe zagęszczenie tym większa gęstość pozorna i tym mniejsza porowatość masy

Ad. B)

-ogniotrwałość-odporność na działanie temperatury ciekłego metalu

-wilgotność- procentowa zawartość wody w stosunku do innych składników masy

-wytrzymałość- określa zdolność przeciwstawiania się mas różnym obciążeniom

-przepuszczalność- zdolność masy do odprowadzenia powietrza, pary wodnej i gazów podczas zalewania formy i po jej zalaniu; niska przepuszczalność- pęcherze gazowe; przepuszczalność zależy od składu ziarnowego osnowy oraz zawartości lepiszcza i stopnia zagęszczenia masy

-podatność- zdolność masy do niestawiania oporu kurczącemu się odlewowi podczas jego stygnięcia

-wybijalność- łatwość usuwania jej z formy lub rdzenia piaskowego z odlewu po zakrzepnięciu metalu w formie.