MASY FORMIERSKIE

MASA FORMIERSKA

MASY RDZENIOWE

OSNOWA

LEPISZCZE

GĘSTOŚĆ POZORNA

GĘSTOŚĆ

PRZEPUSZCZALNOŚĆ

OSYPLIWOŚĆ

GLINA FORMIERSKA

SPOIWO-

POWŁOKA

ODLEW

FORMA ODLEWNICZA

PODZIAŁ MAS

MASY GENERACJI I

MASY KLASYCZNE

MASY SYNTETYCZNE

MASY NATYRALNE

MASY PÓŁSYNTETYCZNE

MASY GLINIASTE

MASY GENERACJI II

Różne procesy

REGUŁA 10^o:

SPOIWO

żywice

2.CIEKŁE MASY SAMOUTWARDZALNE

3.SYPKIE MASY SZYBKOWIĄŻĄCE (SMT)

PROCES CRONINGA

PROCES HOT-BOX

PROCES WARM-BOX

PROCES TERMOSCHOCK

PROCES WARM-AIR

4.SYPKIE MASY SZYBKOUTWARDZALNE ZE SZKŁEM WODNYM (SMSZ)

PROCES COLD- BOX

NEURALIZACJA AMIN:

PROCES COLD-BOX PLUS

MASY GENERACJI III

DWUSKŁADNIKOWE MASY PROCES PODCIŚNIENIOWY V

PROCES FORMY PEŁNEJ (LOST FOAM)

METODY OKREŚLANIA ZAWARTOŚCI LEPISZCZA ORAZ SKŁADU ZIARNOWEGO PIASKÓW POD WZGLĘDEM WIELKOŚCI JEDNORODNOŚĆI I KSZTAŁTU

4. WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE I TERMOFIZYCZNE MAS FORMIERSKICH I RDZENIOWYCH.

5.MECHANIZM WIĄZANIA MAS GENERACJI I

DODATKI DO MAS

ZASADY ODŚWIEŻANIA MAS KLASYCZNYCH

METODY OKREŚLANIA ZAWARTOŚCI GLINY AKTYWNEJ

9.METODA GRAWIMETRYCZNA OKREŚLENIA WOLGOTNOŚCI

MASY KLASYCZNE SPECJALNE

MASY ZAMROŻONE ZAWIERAJĄCE GLINĘ FORMIERSKĄ

KLASYCZNE MASY BEZWODNE

OBIEG MASI MATERIAŁÓW FORMIERSKICH W ODLEWNI

POWŁOKI OCHRONNE, AKTYWUJĄCE, WZMACNIAJĄCE I ABSORBUJĄCE

ZASADY PROCESU REGENERACJI

1.WODA W MASACH I GENERACJI

STEREFA PRZEWILŻONA

LEPISZCZE

MASY FORMIERSKIE-są to wszystkie materiały, surowce i produkty, które bezpośrednio lub pośrednio wykorzystuje się do wykonania i wykończenia form odlewniczych.

MASA FORMIERSKA- przerobiona w określony sposób mieszanina różnych materiałów formierskich dobranych w odpowiedni sposób i odpowiednich proporcjach. Masy te są stosowane do wykonania form piaskowych.

MASY RDZENIOWE- masy przeznaczone do sporządzania rdzeni odlewniczych.

OSNOWA- główny sypki składnik masy formierskiej, którego ziarna są wieksze od 0.02 mm

LEPISZCZE- naturalny materiał wiążący, którego wielkośc ziaren jest mniejsza lub równa 0.02mm

GĘSTOŚĆ POZORNA- jest to stosunek masy do objętości zajmowanej przez materiał ziarnisty łącznie z porami.

Ρo= Q/Vc

Q- masa materiału [kg],[g]

Vc- objętośc materiału łącznie z porami [m³],[ cm³]

GĘSTOŚĆ- jest to stosunek masy do objętości litej próbki materiału.

Ρ= Q/V

Q- masa materiału [kg],[g]

V- objętośc materiału litego (bez porów) [m³],[ cm³]

PRZEPUSZCZALNOŚĆ- nazywa się zdolność do odprowadzania przez nie (masy) gazów powstałych podczas odlewania i po napełnianiu formy ciekłym metalem.

OSYPLIWOŚĆ- zdolność (skłonność) ziaren do osypywania się wskutek utraty wody (wilgotności). By zmniejszyć osypliwość dodajemy wody.

GLINA FORMIERSKA- naturalny materiał wiążący, o dużej zawartości minerałów ilastych wiązania ziarn osnowy.

SPOIWO- surowiec, materiał albo produkt organiczny lub nieorganiczny wykazujący zdolność wiązania ziarn osnowy

POWŁOKA- materiał lub mieszanina materiałów w stanie sproszkowanym, ciekłym lub w postaci pasty nanoszony cienką warstwą na powierzchnię rdzenia lub wnęki formy.Wyróżnia się powłoki: ochronne, aktywne, wzmacniające i absorbujące.

ODLEW- produkt uzyskany przez wypełnienie formy odlewniczej ciekłym stopem odlewniczym.

FORMA ODLEWNICZA- zespół elementów, które po złożeniu tworzą wnękę o kształcie odpowiadającym kształcie odlewu.

PODZIAŁ MAS- istnieje wiele kryteriów oraz wiele podziałów mas formierskich i rdzeniowych, Spośród nich prostotą, a zarazem merytorycznym uzasadnieniem, charakteryzuję się podział zaproponowany przez D. Boenischa, uzupełniony ostatnio przez P. Jelnika. Podział ten dzieli masy na trzy generacje w zależności od materiału wiążącego:

-I- masy, w których materiałem wiążącym są lepiszcza,

-II- masy, w których materiałem wiążącym są spoiwa,

-III- masy bez materiałów wiążących, zwane też masami wiązanymi czynnikami fizycznymi.

P.Jelnika uzupełnia ten podział o masy:

- generacji IV- masy wiązane czynnikami biotechnologicznymi.

MASY GENERACJI I

Spośród mas generacji I wyróżnia się masy:

-naturalne,

-półsyntetyczne,

-syntetyczne,

-gliniaste.

Masy naturalne, półsyntetyczne i gliniaste zawierają lepiszcze głównie w postaci ilitu i kaolinitu. Jednak największe praktyczne znaczenie mają masy syntetyczne, zawierające jako lepiszcze bentonit, którego głównym składnikiem jest montmorylonit. Masy te ze względu na odtwarzalny charakter wiązania mogą być używane wiele razy. Skład mas oparty jest o hydrofilny- czasami także organofilny- bentonit, co powoduje, że proces ich wiązania jest ściśle związany z zawartością wody.Niestety ograniczone - pomimo że wysokie- zdolności sorpcji wody przez bentonit powodują, iż podstawowe właściwości technologiczne tych mas są funkcją wilgotności, ale tylko przy jednej wilgotności otrzymuje się maksymalne (najlepsze) wartości danej właściwości technologicznej . Na dodatek najlepsze wartości różnych parametrów występują przy różnych wilgotnościach. Szczególnym przykładem jest mechaniczna wytrzymałość masy, dla których nawet niewielkie obniżenie lub zwiększenie wilgotności optymalnej, skutkuje szybkim spadkiem jej wartości. Utrzymanie wilgotności w tak wąskich granicach jest trudne do realizacji w praktyce,a ponadto powoduje, że inne właściwości nie osiągają swych optymalnych wartości.

MASY KLASYCZNE

Głównymi składnikami mas klasycznych są osnowa piaskowa i glina formierska lub piaski naturalne sama bądź też z dodatkiem osnowy albo gliny formierskiej. Zależne od tego , które z podanych materiałów wchodzą w skład masy wyróżnia się: masy syntetyczne, naturalne, półsyntetyczne i gliniaste. Masy te są najstarszymi kompozycjami stosowanymi do sporządzania form i rdzeni odlewniczych.

Korzyści mas klasycznych:

- dostępnośc i taniość podstawowych surowców,

-duża trwałość i praktycznie nieograniczona żywotność mas

- dostateczna wytrzymałość mas tak w stanie wilgotnym jak i po wysuszeniu

- mała szkodliwość dla otoczenia dotyczy mas klasycznych bez dodatów

Wady mas klasycznych:

- mała płynność- powodująca duże zużycie pracy na zagęszczenie form i wymagająca zastosowania określonych sposobów zagęszczenia

- stosunkowo mała wytrzymałość w stanie wilgotnym mas ograniczająca wielkość odlewów możliwych do wykonania w formach wilgotnych

-mała podatność i zła wybijalnośc mas suszonych, eliminujące w zasadzie ich zastosowanie do sporządzenia rdzeni

- konieczność długotrwałego suszenia w przypadku odlewania do form suszonych

MASY SYNTETYCZNE

To takie kompozycje. Których głównymi składnikami są:

Osnowa piaskowa i glina formierska. Spośród nas klasycznych mają one największe zastosowanie w praktyce odlewniczej. Zastosowanie to jest uzasadnione przede wszystkim możliwościa kierowania składem, a zatem i właściwościami technologicznymi tych mas. Używana do sporządzenia mas syntetycznych osnowa piaskowa jest uprzednio uszlachetniania i charakteryzuje się określonym składem ziarnowym i mieszcząca się w ściśle oznaczonych gramach zawartościa lepiszcza.

OSNOWĘ PIASKOWĄ mas syntetycznych stanowią głównie piaski kwarcowe. Niewielki udział mają także piaski: cyrkonowy, chromitowy, magnezytowy. (100 cz. Wag.)

GLINA FORMIERSKA- według dotychczasowych danych największe znaczenie dla zdolności wiązania glin formierskich ma wielkość (wymiar) cząstek.

Bentonit wapniowy 6-8 cz. Wag., mieszany 8-2 cz. Wag.

WODA- jest ona trzecim głównym składnikiem mas klasycznych, a zatem i mas syntetycznych. Jest to składnik niezbędny, którego obecność warunkuje związanie ziarn osnowy przez glinę, czyli nadanie masie odpowiedniej wytrzymałości.

MASY NATYRALNE

Głównymi składnikami mas naturalnych są piaski naturalne (o osnowie kwarcowej), czyli te gatunki piasków formierskich, które w stanie naturalnym (kopalnianym) zawierają dostateczną ilośc lepiszcza, zapewniającą masie wymaganą wytrzymałość. Masę sporządza się z jednego piasku lub mieszaniny kilku piasków. Przypadku mieszania różnych piasków naturalnych należy zwracać uwagę, aby ich osnowy miały taką samą lub zbliżoną wielkość ziarn frakcji głównej. Zmieszanie piasków o zbyt zróżnicowanej wielkości ziarna może spowodować nadmierne zmniejszenie przepuszczalności masy. Zabiegi technologiczne związane ze sporządzaniem masy oraz dodatki do mas są identyczne lub podobne do stosowanych w przypadku mas syntetycznych. Masy naturalne są stosowane głównie do sporządzania form suszonych, a w mniejszym stopniu form wilgotnych, przeznaczonych do wykonania odlewów o różniej masie i różnych stopów.

MASY PÓŁSYNTETYCZNE

Stanowią kompozycje pośrednie pomiędzy masami naturalnymi i syntetycznymi. Zazwyczaj są to masy naturalne, do których w celu otrzymanie kompozycji o założonych właściwościach, dodaje się piasku kwarcowego lub gliny formierskiej a niekiedy również obydwu tych składników. Piasek kwarcowy wprowadza się w przypadku zbyt dużej wytrzymałości mas sporządzonych z piasków naturalnych (schudzanie), natomiast glinę formierską dla zwiększenia wytrzymałości. Masy te stosuje się do sporządzania form wilgotnych i suszonych przeznaczonych do odlewania różnych stopów. Zastosowanie tych mas, podobnie jak mas naturalnych wyraźnie zmniejsza się, tak ze względu na mniejszą niż w przypadku mas syntetycznych możliwości stabilizacji właściwości mas, jak i zmniejszające się wydobycie drobnych piasków naturalnych.

MASY GLINIASTE

Są to masy o zwiększonej zawartości lepiszcza, Sporządza się je z piasków naturalnych zawierających dużo lepiszcza (7K), a stosuje do formowania zwornikowego, Zwiększona zawartość lepiszcza przy odpowiedniej zawartości wilgoci, zapewnia masie dobrą plastyczność co ma duże znaczenie przy formowaniu zwornikowym. Równocześnie masa ma małą podatność i przepuszczalność. Dlatego też sporządza się je ze znacznym dodatkiem trocin lub pyłu koksowego. Masy te są rzadko stosowane przede wszystkim do produkcji jednostkowej dużych odlewów, głównie żeliwnych, w formach suszonych.

MASY GENERACJI II

Są to masy utwardzalne (wiązane)przy pomocy spoiw. Są sypkie lub ciekłe.

1.SYPKIE MASY SAMOUTWARDZALNE

- SMS ze szkłem wodnym i sypkimi utwardzaczami:

Słaba zdolnoścć do regeneracji, zła wybijalność, długa żywotność.

PROCES ALKALI

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100cz. Wag.

Szkło wodne 6-8 cz wag.

Utwardzacz: krzemian dwuwapnowy

4 cz. Wag.

Dodatki: pył węglowy lub melasa lub mączka drzewna max 2 cz. Wag.

PROCES NISHNAMY

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz. Wag

Szkło wodne 4-8 cz. Wag.

Utwardzacz: żelazo krzem 75%

1-4 cz. Wag (najczęściej 2 cz. Wag)

PROCES AMG

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz. Wag

Szkło wodne sodowe 5-7 cz. Wag

Utwardzacz: sproszkowany CaC₂ 0,5- 2 cz. Wag

-SMS ze szkłem wodnym i ciekłymi utwardzaczami

Lepsza wybijalność, łatwiejsze dozowanie utwardzacza.

Tchnologia Flaster S

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz. Wag.

Szkło wodne 25-35 cz. Wag

Flodur 10% spoiwa

-SM z cementem

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz. Wag

Regenerat 50-80%

Cement 6-12 cz. Wag

Woda 0,6- 0,8 cz.wag

-SMS z fosforanami

Mała szkodliwość , dobra wybijalność, krótka żywotność.

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

H₃PO₄ 60-70% stęż. 2-6 cz.wag

Sproszkowany magnezyt (85% MgO i min.CaO)

Masy ze spoiwami nieorganicznymi na bazie soli.

Nieszkodliwe dla środowiska (do skomplikowanych rdzeni i ze stopów lekkich)

-SMS z olejami

Wiązane w temp.otoczenia, dobra płynność i wybijalność, krótka żywotność , wysoka cena, szkodliwe.spowino: olej schnący z utleniaczem

Rdzeń musi dodatkowo się utwardzić w temp. Ok. 250^oC.

-SMS ze spoiwem uretanowym lub żywicami syntetycznymi

PROCES ALKIDOWO- URETANOWY

Skład masy:

Pisek kwarcowy 100 cz.wag

Żywica alkilowa modyfikowana olejem schnącym 1-1,5 cz.wag

Poliizocyjanian 18% żywicy

Utwardzacz: sykatywa i amina

III rzędu 2- 10%

PROCES FENOLOWO- URETANOWY

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

Żywica ferylowa 0,4 - 0,74 cz.wag

Poliizocyjanian 0,4- 0,75 cz.wag

Amina 0,02-0,06 cz.wag

PROCES POLIOLOWO- URETANOWY

(do lekkich stopów)

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

Poliol (alkohol wielowodorotlenowy) 0,4-0,75 cz.wag

Poliizocyjanian 0,4-0,75 cz.wag

Amina - 0,02- 0,06 cz.wag

-SMS z żywicami furfurylowymi

Zalety:

- duża dokładność wymiarowa

-dobra wybijalność

- używane do skomplikowanych rdzeni

-łatwe wykonywanie form i rdzeni

-mała zawartość spoiwa

Wady:

-długi czas wiązania

-krótka żywotność

- szkodliwość emitowanych gazów

-wysoki koszt masy

Skład masy:

Osnowa: 100 cz.wag

Piaski kwarcowe z minimalną zawartością lepiszcza

Temp osnowy 20-35^oC

Poniżej 20^oC- zwiększenie lepkości powyżej 35^oC- parowanie składników spoiwa

REGUŁA 10^o:

Każde zwiększenie temp. O 10^oC powoduje skrócenie o połowę żywotności masy.Obniżenie o 10^oC powoduje wydłużenie przetrzymywania.

SPOIWO::0,8-0,5 cz.wag

Żywice forfurylowe:

-żywice mocznikowo- formaldehydowo- furfurylowe

Zawierają zwykle 40-85% alkoholu furfurylowego (AF). Zwiększenie udziału AF powoduje zmniejszenie zwartośći azotu w żywicy, np. żywica z dodatkiem 50% AF zawiera około 9% azotu i może być używana tylko do mas do mniej odpowiedzialnych odlewów żeliwnych, natomiast żywica z udziałem 80% AF zawiera poniżej 3% azotu i może być stosowana w całym odlewnictwie stopów żelaza.

-żywice fenolowo- formaldehydowo- furfurylowe, tzw. Rezolowo- furfurylowe

Zawierają zwykle 30-70% AF. Żywice te nie zawierają azotu (nie ma ograniczeń w stosowaniu)

-żywice mocznikowo- fenolowo- formaldehydowe- furfurylowe

Zawierają 40-80% AF

Część żywicy mocznikowo- formaldehydowej zastąpiono żywicą fenylowo- formaldehydową, co zmniejsza zawartość azotu w żywicy oraz reguluje korzystnie wytrzymałość masy tak w temp otoczenia jak i w temp podwyższonej.

Utwardzacze 20-70 % spoiwa regulują one żywotność masy:

+H₃PO₄ z H₂SO₄ stosuje się do żywic:

- mocznikowo- formaldehydowo- furfurylowych

-formaldehydowo- furfurylowych

+ kwas paratoluenosulfonowy stosuje się do żywic:

- mocznikowo- formaldehydowo- furfurylowych zawierający dużo AF

- fenolowo-formaldehydowo- furfurylowych

- mocznikowo- fenolowo- formaldehydowo- furfurylowych

+ kwas benzenosulfonowy stosuje się do żywic:

- fenolowo- formaldehydowo- furfurylowych

+mieszanina kwasów sulfonowych

DODATKI:

Fe₂O₃ dodaje się zykle 1 cz.wag

-zmniejszenie szybkości utwardzania

-wydłużenie żywotnośći

-zmniejszenie wytrzymałośći w temp otoczenia

MODYFIKATORY

-dodaje się do żywic w celu zwiększenia zdolności wiązania tych spoiw

SILANY

-środki sprzęgające, zwiększające zdolność wiązania między żywicą i powierzchnią ziarna osnowy, zwiększają wartość adhezji (przylegania)

2.CIEKŁE MASY SAMOUTWARDZALNE

-CMS ze szkłem wodnym:

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

Regenerat 0-85 cz.wag

Szkło wodne 4-5 cz.wag

Utwardzacz 3,5-4,5 cz.wag

Środek powierzchniowo- czynny 0,3-0,5 cz.wag

Woda 1-3 cz.wag

Przyspieszacz 0-0,5 cz.wag

Rozluźniasz 0-3 cz.wag

-CMS z cementem i szkłem wodnym

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

Szkło wodne: 1,5-3 cz.wag

Cement: 5-6 cz.wag

Woda ok. 0,8 cz.wag

3.SYPKIE MASY SZYBKOWIĄŻĄCE (SMT)

SMT są to masy, które wiążą w podwyższonej temp a równocześnie zawierają utwardzacze. Utwardzacz może spełniać rolę nośnika składników niezbędnych do szybkiego ostatecznego usieciowania żywicy, albo rolę przyspieszacza.

Sypkie masy szybkowiążące sporządza się głównie z żywicami syntetycznymi. Są stosowane w następujących procesach:

-Croninga

-Hot- box

-Warm- box

-Termoschock

-Warm- air

PROCES CRONINGA

Inaczej zwany formowaniem skorupowym. Jest ona stosowana do produkcji rdzeni i w mniejszym stopniu do form skorupowych.

Skład masy:

-osnowa piaskowa, 100 cz.wag

-żywica fenolowo- formaldehydowa typu nowolak, 2.2-5 cz.wag

-utwardzacz, którym jest tzw. Urotropina 12-16% żywicy

Obecność urotropiny w masie nie powoduje jej wiązania i do utwardzenia niezbędne jest podgrzanie mieszaniny do określonej temp. Jest to bardzo istotne, gdyż masa zawierająca wszystkie składniki może być przechowywana w zasadzie przez nieograniczony czas. Proces ten umożliwia uzyskanie odlewów o małych tolerancjach wymiarowych, czystej i stosunkowo gładkiej powierzchni oraz o cienkich ściankach. Do ujemnych cech tego procesu należy zaliczyć: stosunkowowysoki koszt oprzyrządowania oraz żywicy zbyt długi czas utwardzania(w porównaniu do SMSZ)

PROCES HOT-BOX

Inaczej zwany procesem gorącej rdzennicy. Proces ten jest szczególnie przydatny do seryjnej produkcji rdzeni, od których wymaga się: dokładności wymiarów i kształtów, dobrej wytrzymałościi wybijalności. Proces stosuje się do sporządzenia rdzeni o grubości ścianki nie przekraczającej w zasadzie 100mm.

Skład masy:

-osnowa: piasek kwarcowy (d_L=0,15-0,30 mm)100 cz.wag

-spoiwo: żywice syntetyczne

Najwiekszą szybkość utwardzania zapewniają żywice furfurylowe(przy czym szybkość ta hest tym większa, im więcej jest w żywicy alkoholu furfurylowego). Cena tych żywic i deficyt alkoholu furfurylowego powodują, żę coraz szerzej stosuje się żywice nie zawierające alkoholu furfurylowego, a mianowicie: fenolowo- formaldehydowe i fenolowo- mocznikowo- formaldehydowe.

Dodatek spoiwa zależnie od rodzaju żywicy, wynosi 1,25-3 cz.wag

-utwardzacz:

Może być sproszkowany lub w postaci roztworu. Najczęściej stosuje się sole amonowe silnych kwasów z dodatkiem mocznika, np. roztwory wodne mocznika i chlorku amonu albo azotanu amonu z dodatkiem niewielkiej ilości modyfikatorów.

Dodatek utwardzacza wynosi 10-25% w stosunku do ilości żywicy.

Poza tym może być wprowadzony Fe₂O₃ (ok.1 cz.wag) w celu zabezpieczenia przed powstawaniem nakłuć w odlewach staliwnych i z żeliwa sferoidalnego.

PROCES WARM-BOX

Inaczej zwany procesem ciepłej rdzennicy. Ta metoda różni się od hot-boxu rodzajem spoiwa i temp. Utwardzania masy. Zastosowanie: dla zmniejszenia zużycia energii.

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

(d_L= 0,15-0,30 mm)

Spoiwo:

1. 1,1-1,2 cz.wag. żywicy składającej się z polimeru alkoholu furfurylowego

2. aktywnej żywicy furfurylowej(13%)

3. 1,2-1,3% żywicy furfurylowej z większą zawartością alkoholu furfurylowego.

PROCES TERMOSCHOCK

Inaczej zwany procesem skokowego utwardzania cieplnego.

Zastosowanie:

Do seryjnej produkcji cienkich i płaskich rdzeni, od których wymaga się dokładnego zachowania kształtów, łatwego odprowadzania gazów, dobrej wybijalności.

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

(d_L=0,20-0,30mm)

Utwardzacz 10-15% w stosunku do spoiwa, zawierający mocznik, AlCl₃ *6H₂), glicerynę i wodę.

Temp. Rdzennicy 80-100^oC

Temp. Utwardzania 250-300^oC

Czas utwardzania 6-20 minut

Żywica fenolowo- formaldehydowa do 3 cz.wag

PROCES WARM-AIR

Inaczej zwany procesem przedmuchiwania podgrzanym powietrzem.

Zastosowanie:

Głównie do produkcji rdzeni, stosowane są spoiwa organicznr jak i nieograniczne.

Skład masy:

1. spoiwa organiczne:

piasek kwarcowy 100 cz.wag (temp 18-25^oC)

spoiwo 2 cz.wag

żywica fenolowo-formaldehydowo- furfurylowe,

żywica mocznikowo- formaldehydowa modyfikowana alkoholem furfurylowym,

utwardzacz 20-55% w stosunku do spoiwa, roztwory alkoholowe kwasu PTS lub ortofosforowego

2. spoiwa nieorganiczne:

piasek kwarcowy 100 cz.wag

spoiwo:

sproszkowany krzemian sodu lub roztwór wodny fosforanu sodu. Sproszkowanego krzemianu i wody dodaje się po 1 cz.wag.Spoiwa fosforanowego dodaje się około 4 cz.wag

4.SYPKIE MASY SZYBKOUTWARDZALNE ZE SZKŁEM WODNYM (SMSZ)

Zalety:

Dostępność i taniość, dobra wytrzymałość

Skład masy:

Piasek kwarcowy 100 cz.wag

Szkło wodne 2-3,3 (2,4- 2,6)2,5- 6 cz.wag

Dodatki: dekstryna, melasa

Ług posiarczynowy (1,5 cz.wag), żywica syntetyczna, cukier, asfalt, MgO,Cr₂O₃, boksyt, kaolin, fosforany, dodatki zapobiegające przypalaniu się masy: pył węglowy 3-7 cz.wag. pył węgla drzewnego, grafit.

PROCES COLD- BOX

Inaczej zwany fenolowym procesem Ashlanda.

Skład masy oraz jej sporządzenie:

Masa składa się z:

Osnowy piaskowej

Dwuskładnikowego spoiwa:

-żywicy fenolowo- formaldehydowej,

-izocyjanianu

Wprowadzonych w stosunku 1:1. Większość rdzeni wykonuje się z masy zawierającej około 1,5 cz.wag. spoiwa, ale stosowane są także masy zawierające około 0,8-1,0cz.wag obydwu składników (do metali nieżelaznych). Ponieważ obydwa składniki wprowadza się z dodatkiem rozpuszczalnika nie powinno w mieszarce następowa przegrzanie masy i jej napowietrzanie (aeracja), gdyż powoduje to utlenianie się rozpuszczalnika i skrócenie żywotności masy. Czas mieszania nie powinien przekraczać 3 minut. Do mieszarki wprowadza się najpierw izocyjanian, a następnie żywicę, Jednocześnie prowadzenie obydwu składników pogarsza właściwości masy.

Składniki masy(żywica i izocyjanian) bez przyspieszacza (aminy) reagują ze sobą, chociaż z małą intensywnością, dlatego żywotność masy wynosi 1,5- 3,5 h przy czym wyraźnie skraca się w miarę wzrostu zawartości wilgoci w osnowie. Do zagęszczenia mas zwykle stosuje się strzelarki ( radziej nadmuchiwarki), gdyż masa ma dobrą płynność. Umożliwia to zastosowanie niższego ciśnienia powietrza niż w przypadku zagęszczenia mas w procesie hot-box. Zagęszczoną masię przedmuchuje się TEA (trietyloaminą), DMEA(dimetyloetyloaminą) lub DMIA (dimetyloizopropyloaminą) rozproszoną w powietrzu lub w CO₂, przy czym ze względu na niebezpieczeństwo wybuchu mieszanki powietrznej stosuje się Co₂ (częściej). Ilość aminy potrzebna do utwardzenia masy wynosi 2-5% ilości spoiwa. Ciśnienie mieszanki dobiera się w zależnośći od kształtu i wielkości rdzenia oraz stosowanego układu (rdzennica z hermetyzacją lub bez). Czas przedmuchiwania rdzeni mieszanką aminy i gazowego nośnika zależy od wielkośći i stopnia skomplikowania rdzeni i wynosi 1-30s. Czas ten również zależy od rodzaju aminy i gazowego nośnika i jest krótszy w przypadku DMEA rozproszonej w CO₂.

Dłuższy czas przedmuchiwania jest niezbędny w przypadku piasków drobniejszych. Po przedmuchaniu rdzenia mieszanką utwardzacza i gazowego nośnika usuwa się z masy resztki utwardzacza (przyspieszacza) przez przedmuchiwanie rdzenia sprężonym powietrzem.

Właściwości:

a)zalety:

- większa dokładność wymiarowa rdzeni (nie ma cyklicznego nagrzewania i studzenia rdzennicy)

- zmniejszenie kosztów produkcji rdzeni,

- możliwośc szybkiej wymiany rdzennicy

- zmniejszenie ilości niezbędnych rdzennic(wzrost wydajnośći)

- zmniejszenie zużycia energii w odlewni

- zmniejszenie wymaganej powierzchni produkcyjnej (w porównaniu do procesu Cronina i hot- box)

b)Wady:

- stosunkowo wysoka cena składników spoiwa

- duża wrażliwość na obecność wilgoci (izocyjanian)

- Toksyczność utwardzacza (aminy) jego nieprzyjemny zapach przy nieco większym stężeniu w powietrzu

- duża szkodliwość produktów destrukcji cieplnej spoiwa.

Zakres zastosowania:

Metoda stosowana jest przede wszystkim do zautomatyzowanej produkcji małych(poniżej 1 kg) i średnich rdzeni. Proces może być zastosowany również do wytwarzania małych form.

NEURALIZACJA AMIN:

-węglem aktywnym

-spalanie aminy

- oczyszczanie biologiczne,

-neutralizacja chemiczna

PROCES COLD-BOX PLUS

Jest to modyfikacja fenolowego procesu Ashlanda polegająca na zastosowaniu rdzennicy podgrzanej wodą lub innym nośnikiem ciepła do temp. 40-80^oC. Ciepło rdzennicy oddziałuje tylko na kilka milimetrów w głąb rdzenia i nie powoduje utwardzenia masy wprowadzonej do rdzennicy. Utwardzenie następuje po przedmuchaniu utwardzaczem.Wtedy składany rdzeń jest mniej wrażliwy na wilgotność względną otoczenia. ?Masa stosowana możę zawierać mniejszy dodatek spoiwa (ok. 1 cz.wag). Równocześnie stwarza się korzystny układ wytrzymałości masy w rdzeniu.

MASY GENERACJI III

Są to masy bez materiałów wiążących.

DWUSKŁADNIKOWE MASY ZAMRAŻANE (OSNOWA + WODA)

Zalety:

-składa się z łatwo dostępnych komponentów (piasek +woda)

- łatwe sporządzenie i zagęszczenie masy

- mała szkodliwość

- nie wymaga regeneracji

Wady:

-bardzo mała wytrzymałość w stanie świeżym

- duże zużycie energii na zamrożenie masy

Sposób zamrażania:

- oziębionym oprzyrządowaniem

- przedmuchanie substancją o niskiej temperaturze wrzenia, np. ciekły azot lub CO₂

- oziębienie nie zagęszczonej masy

DWUSKŁADNIKOWE MASY PROCES PODCIŚNIENIOWY V

Modele z wieloma kanalikami oraz płyta podmodelowa ułożona nad komorą próżniową, nałożenie na układ, wyssanie powietrza, ułożenie skrzynki formierskiej zasypanie piaskiem nałożenie foli od góry, odessanie powietrza z komory z piaskiem , wykonanie obu części formy.

Folia(grubość 0,05-0,1mm) polimer etylenu zawierający 14-18% octanu winylu, żywice polimeryzujące jonowo

Podciśnienie 0,04-0,08MPa

PROCES FORMY PEŁNEJ (LOST FOAM)

Jest to pierwszy proces w którym zastosowano masę bez materiału wiążącego, a konkretnie suchy miasek kwarcowy. Drugim elementem różniącym zasadniczo ten proces od wszystkich innych znanych dotychczas technologi, jest to, żę ciekły stop odlewniczy jest wlewany do formy, w którejznajduje się model, a nie do pustej wnęki formy, powstałej po usunięciu modelu. Model usuwany jest na drodze zgazowania (destrukcji cieplnej) przez wlewany do formy ciekły stop odlewniczy. Model wykonuje się ze styropianu. Modele do produkcji jednostkowej i małoseryjnej wykonuje się z bloków styropianowych drogą obróbki mechanicznej. Zaleca się wycinanie przybliżonego kształtu modelu lub jego część za pomocą zwykłych narzędzi tnących albo za pomocą przecinka cieplnego (nagrzany do czerwonośći drut stalowy), a następnie końcową obróbkę, za pomocą szybkoobrotowej frezarki.

W klasycznej metodzie formy pełnej, określanej przeważnie nazwą LOST FOAM i stosowanej przede wszystkim w USA, używa się jednorodnego piasku kwarcowego (o bardzo małej zawartości lepiszcza i frakcji pyłowych i o średniej wielkośći ziarna d_L= 0,25-o,35 mm). Temp piasku powinna mieścić się w granicach 10-15^oC. Model umieszcza się w skrzync formierskiej i obsypuje piaskiem, stosując metodę fluidyzacji lub wibracji. Stół wibracyjny wyposażony w kilka wibratorów o różnych osiach i częstotliwościach drgań. Można zastosować takżę pisaek cyrkonowy lub chromitowy, ale ze względu na większą gęstość tych piasków noż osnowy kwarcowej istnieje możliwość deformacji modeli.

W opatentowanym przez F. SHROYERA procesie formy pełnej jako masę zastosowano sam piasek kwarcowy bez pokrywania modelu styropianowego powłoką ochronną.Podczas wlewania ciekłego stopu odlewniczego następuje destrukcja cieplna materiału modelu, a powstające gazy mogą łatwo przepływać przez dobrze przepuszczalny piasek kwarcowy. Część produktów gazowych piasku kwarcowego i w pewnym stopniu spełnia rolę materiału wiążącego który nadaje zewnętrznej warstwie piasku kwarcowego(od strony wnęki formy) niewielką wytrzymałość ale umożliwiającą otrzymanie odlewu. Zastosowanie samego piasku kwarcowego jako masy stwarza jednak niebezpieczeństwo penetracji ciekłego stopu odlewniczego w głąb osnowy piaskowej oraz wystąpienia zapiaszczenia. W celu zmniejszenia tego niebezpieczeństwa stosuje się powłoki ochronne nanoszone na model. Można także stosować sypkie masy samoutwardzalne z żywicami lub szkłem wodnym, szybkoutwardzalne masy ze szkłem wodnym lub dwufazowe ciekłe masy samoutwardzalne.

Nie można stosować mas wymagających silnego zagęszczenia (np. mas klasycznych) ze względu na możliwość zniekształcenia modelu. Proces formy pełnej z użyciem mas samoutwardzalnych z żywicami syntetycznymi jest dotychczas główną odmianą stosowaną w Europie. Zasada procesu została wykorzystana w metodzie A. WITTMOSERA, w której materiałem formierskim (masą) jest śrut stalowy. Zasługą twórcy tej metody jest zastosowanie zupełnie odmiennego od tradycyjnych czynnika wiążącego. Tym czynnikiem jest pole magnetyczne, wiążące ziarnisty materiał ferromagnetyczny. Model styropianowy w skrzynce formierskiej obsypuje się śrutem stalowym o średniej wielkości ziarna około 0,5 mm a następnie przesuwa się formę w obszar działania pola magnetycznego, w wyniku czego śrut traci spoistość. Po wyjęciu odlewu śrut jest ponownie używany. Utrata spoistości może nastąpić także po przegrzaniu powyżej punktu Curie (dla Fe- 770^oC), w którym śrut traci właściwości współczynnika przewodzenia ciepła masy (śrutu) przegrzanie powyżej punktu Curie możę nastąpić dopiero przy odlewach grubościennych i przy wysokiej temp. Odlewanego stopu. Metoda stwarza korzystne warunki zastosowania procesu formy pełnej do produkcji seryjnej, jednak nie znalazła ona dotychczas szerszego zastosowania w przemyśle odlewniczym.

METODY OKREŚLANIA ZAWARTOŚCI LEPISZCZA ORAZ SKŁADU ZIARNOWEGO PIASKÓW POD WZGLĘDEM WIELKOŚCI JEDNORODNOŚĆI I KSZTAŁTU

Oddzielenie lepiszcza od osnowy piaskowej opiera się na różnicy prędkości opadania cząstek w wodzie w zależnośći od ich wielkości, przy założeniu jednakowej gęstośći.

Podczas oznaczania zawartośći lepiszcza w materiałach formierskich oapadanie odbywa się w wodzie. Zasada pomiaru polega na odmycia lepiszcza z powierzchni ziarn osnowy i wstępnym jej oddzieleniu z wykorzystaniem prawa Stokes'a. odzielenie odbywa się drogą dekantacji lepiszcze znad ziarn osnowy piaskowej.

WIELKOŚĆ ZIARNA:

Liczba ziarnistości L

L=∑x_ia_i/∑x_i

gdzie:

x_i- osiewy przeliczonew procentach

a_i- mnożnik podany w tabeli

średnia geometryczna dg

Log dg=∑x_i log d_i /∑x_i

gdzie:

x_i- odsiew przeliczony w procentach

d_i- średnia wielkość ziarn zbierających się na danym sicie

średnia arytmetyczna d_a

d_a= ∑x_i d_i/∑x_i

gdzie:

d_i oraz x_i- takie same jak w dg

średnia harmoniczna dn

1/dn=∑ x_i/ d_i

Gdzie:

X_i- odsiew przeliczony wyrażony w stosunku do jednośći.

-mediana dm

- średnia wielkość ziarna d₅₀

JEDNORODNOŚĆ

-wartość frakcji głównej Fg

- współczynnik rozdziały So

- wskaźnik nachylenia Sk

- stopień jednorodności GG

- wskaźnik jednorodności log W

KSZTAŁTU:

Kulisty 1,0-1,1W_k

Owalny 1,1-1,25 W_k

Kanciasty 1,25-1,5 W_k

Ostrokrawędzisty > 1,5 W_k

Piaski dizlimy pod względem:

1. Wielkości

-żwirek, gruby średni, drobny, bardzo drobny, miałki, mułek

2. Ze względu na zawartość lepiszcza:

• 1K - zawartość lepiszcza: <0,2%

• 2K - <0,5%

• 3K - <1,0%

• 4K - <2,0%

• 5K - 2-8%

• 6K - 8-15%

• 7K - 15-35%

4. WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE I TERMOFIZYCZNE MAS FORMIERSKICH I RDZENIOWYCH.

PRZEPUSZCZALNOŚĆ

-zdolność do odprowadzania przez masę gazów powstałych podczas odlewania i po napełnieniu formy ciekłym metalem.

ŚCIERALNOŚĆ

- odrywanie się cząstek masy spowodowane działaniem czynników mechanicznych, np. wkładanie układu wlewowego.

WILGOTNOŚĆ

-jest to woda, która zostaje usunięta x materiału formierskiego w temp 105-110^oC

PŁYNNOŚĆ

-zdolnośc masy do maksymalnego i równomiernego zagęszczenia się przy minimalnym nakładzie pracy

OSYPLIWOŚĆ

-skłonność ziaren do osypywania się w skutek utraty wody (wilgotnośći) By zmniejszyć osypliwość dodajemy wody.

5.MECHANIZM WIĄZANIA MAS GENERACJI I

Na czystej powierzchni piasku kwarcowego może występować jon aktywny OH^- i aktywne jony Si i O. należą one do krystalicznego materiału. W kryształach kwarcu występuje struktura Beilby'ego, którą można określić pseudomorficzną, subkrystaliczną fazą, zbliżoną właściwościami do silica-gelu.

Powierzchnia ziaren kwarcu może zawierać nawet 70% SiO₂ , a zawartość w całej masie osnowy SiO₂ wynosi 97%. Zasadnicze znaczenie ma absorbowanie wody. Stwarza się zatem układ kwarc-woda- materiał ilasty- woda- kwarc. Stwarza się układ który wykazuje określoną spoistość (zależy z jednej strony od aktywności powierzchni ziaren kwarcu, a z drugiej materiałów ilastych). Decudujące znaczenie mają zjawiska zachodzące na granicy styku, między ziarnami osnowy piaskowej i minerałów ilastych niesiewanych na powierzchnię ziaren osnowy, w tym również grubość warstewki mieszaniny gliny z wodą przed suszeniem. Montmorillonit ma zdolność do pęcznienia. Woda zostaje wchłonięta w przestrzenie między pakietowe. Po dodaniu H₂O liczba cząstek bentonitu pęcznieje, w związku z tym powierzchnia styku między cząsteczkami piasku i bentonitu powiększa się, co powoduje wzrost wytrzymałości.

Jednak zdolność połączenia wody przez cząstki bentonitu jest ograniczona i po wprowadzeniu zbyt dużej ilośći, pozostają jako niezwiązane i wpływa to na spadek wytrzymałośći.

DODATKI DO MAS

Dodatki do mas dzielimy na:

-melasa- proces wiązania cementu

-dekstryna- zmniejsza występowanie żyłek

- polifosforany- proces wiązania cementu

-stearynian wapnia, stearyna, wosk, parafina- płynność piasku powlekanego

-Fe₂O₃ , Al₂(SO₄)₃

-heksafluorokrzemian amonu

-hydrofluorek amonu

-tetrafluorobarek amonu(ostatnie trzy zapobiegają zapaleniu się odlewanego stopu magnezu)

ZASADY ODŚWIEŻANIA MAS KLASYCZNYCH

ODŚWIEŻANIE MASY- polega na uzupełnianiu lepiszcza i wody w masie, przywracając jej pierwotne właściwości

Odświeżanie polega na:

Masę bezpośrednio po wybiciu odlewu należy wstępnie nawilżyć do wilgotnośći 1,5 % (po wybiciu masa ma zwykle małą zawartość wilgoci, gdyż masa ma podwyższoną temp) i dopiero po co najmniej godzinnym odleżeniu odświeżać, celem uzyskania masy odświeżonej.

Następnie masę należy:

-rozdrobnić

-usunąć z niej części metalowe oraz nadziarno

-ost udzić do temp poniżej 30^oC

- do prawidłowego ustalenia zawartości gliny (bentonitu) aktywnej w masie, można ją kreślić różnymi metodami, przy czym najczęśćniej stosowana jest metoda błękitu metylowego

-oznaczanie zawartośći lepiszcza i straty prażenia (w tym celu uzyskania pełniejszej oceny masy używanej),

-badanie przy użyciu kwasu H₃PO₄ do określania stopnia polityzacji

METODY OKREŚLANIA ZAWARTOŚCI GLINY AKTYWNEJ

Metody określania zawartośći gliny aktywnej dzielimy na:

+Bezpośrednie metody:

-oranży metylowego

-przewodności elektrycznej

-sedymentacji

-zdolności do wymiany jonów

+Pośrednie metody (polegają na badaniu właściowości):

wytrzymałość na ściskanie R^w_c nazywa się graniczny nacisk jednostkowy podany w MPa, przy którym następuje zniszczenie badanej kształtki.

Wartości wytrzymałości na ściskanie oblicza się ze wzoru:

R^w_c= P/F

Gdzie:

P-siła niszcząca kształtkę

F- poprzeczny przekrój kształtki

-płynność zarzucania (shatter test) Metoda ta polega na zarzuceniu z wysokości sześciu stóp (1,829 m) ubitej w znormalizowany sposóbkształtki walcowej. Kształtka spada na poziomą półkolistą płytę. Po rozbiciu kształtki obraca się płytę o 90^o, dzięki czemu postałe kawałki masy zesuwają się na sito o prześwicie oczka 12,7 * 12,7 mm. Kawałki, które pozostają na sicie, waży się (Q₂) i podaje się w procentach od całkowitej masy kształtki (Q₁) jako tzw. Liczbę zarzucania Lz.Im liczba jest mniejsza (Lz=Q₂/Q₁ *100%) tym masa wykazuje lepszą płynność. Masy dla których liczba zrzucania nie przekracza 80% wykazują dobrą płynność, a powyżej 90% niedostateczną.

-wilgotność masy- jest to woda, która zostaje usunięta z materiału formierskiego w temp. 105-110^oC

- wytrzymałość na rozciąganie R^w_m [MPa]- stosunek siły rozciągającej, która spowodowała zniszczenie (rozerwanie) kształtki od początkowego przekroju poprzecznego kształtki (w miejscu najmniejszego przekroju roboczego)- oznacza się na kształtkach ósemkowych

9.METODA GRAWIMETRYCZNA OKREŚLENIA WOLGOTNOŚCI

Metoda grawimetryczna- jest to najdokładniejsza metoda oznaczania wilgotnośći:

-odważenie 50g badanego materiału i suszenie w temp 105-110^oC

-czas suszenia 1h

- w przypadku zawartości wilgoci powyżej 15% próbkę zważoną po okresie suszenia wkłada się do suszarki i przetrzymuje w temp 105-110^oC przez dalsze 15 min a nastepnie ponownie waży. Próbki można ważyć po ostudzeniu w eksykatorze.

Zawartość wilgoci oblicza się ze wzoru:

W=a-b/a *100%

Gdzie:

1. masa wyjściowa

2. masa wysuszonej próbki

Ta kompleksowa właściwość związana jest z płynnością i plastycznością masy. Dla każdej zawartości lepiszcza można dobrać stosunek wodno-glinowy, pozwalający uzyskać stan masy odpowiadający optymalnym właściwością pod względem przydatności do formowania. Ustalenie wilkotnośći roboczej określa się na podstawie zależności wytrzymałośći na ściskanie i przepuszczalność od wilgotnośći. Wilgotność robocza powinna być większa niż wilgotność optymalna. Przy wilgotności optymalnej masa jest zbyt sucha. Jednak wzrost wilgotnośći powoduje spadek wytzrymałośći oraz płynności, co umożliwia tylko ograniczone zwiększenie zawartości wilgoci.

WILGOTNOŚĆ ROBOCZA- wilgotność przy której masa ma optymalne właściwości pod względem przydatności do formowania. Kształtuje się ona zwykle w przedziale stosunku wodno-glinowego wynoszącego 0,35-0,5, a określa się ją przez pomiar wskaźnika właściwości formierskich W_f. za optymalną wilgotnośc roboczą można przyjąć tę zawartość wilgoci, przy której wartość W_f=75%

MASY KLASYCZNE SPECJALNE

Do grup Mas klasycznych Specjalnych (MKS) zaliczono te kompozycje, w których materiał wiążący, będący gliną formierską, występuje w wyrażnie zmniejszonej ilości (masy zamrożone zawierające glinę formierską)albo też w postaci zmodyfikowanej (bentonit organofilny)

MASY ZAMROŻONE ZAWIERAJĄCE GLINĘ FORMIERSKĄ

Masy te są to masy klasyczne o wyraźnie zmniejszonej zawartości gliny formierskiej (1,5-2,5cz.wag) . zasadniczym czynnikiem wiążącym w tych masach jest zamarznięta woda (lód). Ten rodzaj masy zastosowano w procesie (angielskim) EFFSET. W procesie tym osnowę stanowi dotychczas wyłącznie piasek kwarcowy. Nie ma przeciwwskazań do stosowania innych piasków. Zasadniczym materiałem wiążącym jest woda, która spaja ziarna osnowy po zamarznięciu. Dodatek gliny (stosowany w tym procesie) ma na celu nadanie masie wytrzymałości w stanie świeżym, przed zamrożeniem umożliwiającej wyjęcie modelu bez uszkodzenia formy. Dodatek gliny zmniejsza też osypliwość masy.

NA 100 cz.wag osnowy kwarcowej dodaje się 2-6% wody oraz 1,5-2,5 cz.wag gliny. Jako czynnik zamrażający stosuje się ciekły azot (spryskuje się nim powierzchnię roboczą połówek formy lub też wykonany rdzeń).

CZYNNOŚCI WYKONANIA ODLEWU TYMI MASAMI:

1. przygotowanie masy w mieszarce

2. wykonanie połówki formy odlewniczej metodami stosowanymi przy sporządzaniu form z mas klasycznych

3. wyjmuje się model

4. przygotowanie połówki formy ustawia się na płytach aluminiowych

5. umieszcza się je w tunelu zamrażającym

6. Połówki są spryskiwane ciekłym azotem

7. składanie zamrożonych połówek form.

8. napełnienie stopem odlewniczym

9. po ostudzeniu di wymaganej temp. Wybija się

KLASYCZNE MASY BEZWODNE

Materiałem wiążącym jest lepiszcze (odpowiednio zmodyfikowana glina montmorillonitowa). Modyfikacja polega na zmianie charakteru bentonitu z wiążącego w obecnośći wody (hydrofilnego) na wiążący w obecności odpowiednich związków organicznych (organofilny)Ideą modyfikacji jest wyeliminowanie wody z mas klasycznych, która w niektórych przypadkach jest niekorzystnym składnikiem.

Do najtańszych spoiw organicznych należa oleje opałowe i smarne. Masy nadają się przede wszystkim do sporządzenia form do odlewów ze stopów miedzi i aluminium oraz drobnych odlewów żeliwnych od których wymaga się czystej powierzchni. Zastosowanie: odlewnictwo artystyczne

OBIEG MASI MATERIAŁÓW FORMIERSKICH W ODLEWNI

POWŁOKI OCHRONNE, AKTYWUJĄCE, WZMACNIAJĄCE I ABSORBUJĄCE

POWŁOKI DZIELIMY NA:

-pasywne- nie powodują zmian składu chemicznego odlewu

-aktywne- zmieniają właściwości naskórka odlewu poprzez wprowadznie do jego zewnętrznej warstwy składników

-wzmacniające- polepszają jakość zewnętrznej powierzchni formy lub rdzenia dla, np. obniżenia osypliwości

-absorbujące- powodują przejście składników do masy

POWŁOKAmateriał lub mieszanina materiałów w stanie sproszkowanym, ciekłym lub postaci pasty, nanoszony cienką warstwą na powierzchnię rdzenia lub wnękę formy.

Powłoka powinna:

- mieć ogniotrwałość osnowy wyższą niż temp ciekłego stopu odlewniczego

- wykazywać odpowiednią wytrzymałość powierzchniową

- nie łuszczyć się podczas zalewania

- mieć dużą odporność na erozyjne działanie ciekłego metalu

-być silnie związana z powierzchnią formy lub rdzenia

- nie pękać podczas utwardzania (suszenia)

- nie reagować z tlenkami metali w podwyższonej temp.

POWŁOKI OCHRONNE

Konsystencja: stała (sproszkowanie), ciastowata (pasty), ciekła (bielidła, czernidła)

Powłoki są stosowane by:

-zabezpieczyć przed przypalaniem tworzywa formy do odlewu

-polepszyć gładkość powierzchni odlewów

-ułatwić wyjęcie odlewu

Można to osiągną poprzez zakrycie porów masy i zapobiegnięciu penetracji stopu w głąb masy, przeciwdziałaniu powstawaniu fałd i pęknięć .Aby te rzeczy mogły mieć miejsce, powłoka powinna oraz silnie wiązać się z warstwą formy lub rdzenia. Poza tym zależnie od techniki powłoki mogą spełniać rolę:

- zmniejszania szybkości odprowadzania ciepła,

-schładzać powierzchnię roboczą formy, rdzeni

-zapobiegać zmianie struktury i składu chemicznego

W skład powłok mogą wchodzić przeróżne substancje w zależności od rodzaju formy rdzenia, jego składu wytrzymałości oraz celu nanoszenia powłoki ochronnej.

Największe zastosowanie mają węglowe powłoki ochronne. Przeznaczone do form i rdzeni dla żeliwa (szarego, sferoidalnego, ciągliwego), stopów miedzi i aluminium.

Głównym materiałem na osnowę jest grafit czarny, jako materiał wiążący: bentonit, dekstrynę lub melasę. rozcieńczalnikiem jest woda lub alkohol. Nanoszenie powłok ciekłych może mieć miejsce przez: malowanie, natryskiwanie lub powlekanie>

Materiałami bezwęglowymi powłok są:

-cyrkom, kwarc, magnezyt spieczony, talk, glinokrzemiany, mączka cyrkonowa

Materiały wiążące dobierane są na podstawie osnowy i rozcieńczalnika. Dla ciekłych powłok wodnych: dekstryna,melasa, bentonit, szkło wodne, fosforany.

W powłokach bezwodnych zastosowanie mają: żywice rozpuszczalne w alkoholach (np. fenolowo- formaldehydowa)

POWŁOKI AKTYWNE:

- osnowa,np. C,S,Sb oraz stopy,np.Fe-Si,

-materiał wiążący: głównie szkło wodne, sodowe oraz bentonit, glina ogniotrwała i dekstryna

-rozcieńczalnik: woda lub alkohol

Funkcje,np. zapobiegające wadom

POWŁOKI WZMACNIAJĄCE:

Natryskiwanie polepszają właściwości powierzchniowe wnęki formy i rdzenia. Zaliczamy do nich:

-roztwór ługu posiarczynowegozmniejsza osypliwość

-roztwory alkoholowe żywic syntetycznych wyższa wytrzymałość, lepsza wybijalność

- szkło wodne sodowe zmniejsza osypliwość

POWŁOKI ABSORBUJĄCE:

Zabezpieczają przed przenikaniem składników masy lub produktów destrukcji cieplnej składników masy do powierzchni odlewów.Zachodzące procesy, które wpływają niekorzystnie na odlew to:

Nafosforowanie, nawęglanie, naazotowanie,itp.

ZASADY PROCESU REGENERACJI

Regeneracja jest procesem mającym na celu odzyskiwanie ze zużytej masy składników o właściwościach możliwie najbardziej zbliżonych do właściwośći wyjściowych składników masy.

Największą rolę odgrywają czynniki:

-zmniejszenie zużycia świeżych piasków(ochrona zasobów naturalnych)

-zmniejszenie kosztów transportu spowodowanych wywozem zużytej masy oraz przewozem świeżych piasków

-zmniejszenie kosztów składowania, wymagany jest mniejszy zapas świeżych piasków

Proces regeneracji w którego wyniku odzyskuje się osnowę piaskową, ma w ogólnym ujęciu na celu:

- usunięciu zanieczyszczeń mechanicznych, głównie metalowych,

-usunięcie warstewki materiału wiążącego z powierzchni ziarn opsnowy piaskowej (główna czynność regeneracji)

-wyodrębnienie ziaren regeneratu

Regenerację można podzielić na:

-Mechaniczną- najczęściej stosowane są tu maszyny, w których zachodzi kruszenie ścieranie lub zderzenie ziarn masy.

-Pneumatyczną- polega na usuwaniu warstewki materiału wiążącego w wyniku zderzenia się i ocierania ziarn masy w strumieniu powietrza

-Cieplna- zasadnicze usuwanie materiału wiążącego odbywa się głównie przez spalanie lub nakład (spoiwa organiczne)

-Mokrą- mieszaninę masy i wody poddaje się operacji ocierająco- płuczącej

-Kombinowaną- została zastosowana celem zwiększenia efektywności procesu, a ich wprowadzenie pozwala wykorzystać zalety poszczególnych metod wchodzących w skład kombinowanego procesu

W zasadzie we wszystkich metodach regeneracji realizowane są następujące czynnośći:

- usuwanie masy z form oraz (rdzeni) odlewów

-wstępnie rozdrabnianie lub mielenie masy

-przesiewanie i usuwanie nadziarna

-usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych

-usuwanie warstewki materiału wiążącego z powierzchnią ziarn osnowy piaskowej

-dodatkowa obróbka materiału (odpylanie, klasyfikacja)

-transportowanie

-składowanie

I TERMIN EGZAMINU

1.WODA W MASACH I GENERACJI

Masy tej generacji ze względu na odtwarzalny charakter wiązania mogą być używane wiele razy. Skład masy oparty jest o hydrofilny, czasami także organofilny, bentonit, co powoduje, że proces ich wiązania jest ściśle związany z zawartością wody. Niestety ograniczone, pomimo że wysokie, zdolności sorpcji wody przez bentonit powodują, iż podstawowe właściwości technologiczne tych mas są funkcją wilgotności, ale tylko przy jednej wilgotnośći otrzymuje się maksymalne (najlepsze) wartości danej właściwości technologicznej. Na dodatek najlepsze wartości różnych parametrów występują przy różnych wilgotnościach.

Woda jest trzecim, głównym składnikiem syntetycznych, bentonitowych mas formierskich. Jest to składnik niezbędny, którego obecność warunkuje związanie ziaren osnowy przez lepiszcze, czyli nadanie masie odpowiedniej wytrzymałości. Istotną właściwością fizyczną wody, mającą znaczenie w procesie wiązania, jest duża wartość momentu dipolowego. Oprócz wytrzymałośći, woda wpływa także na inne właściwości technologiczne masy syntetycznej, takie jak: przepuszczalność, plastyczność, płynność, Zagęszczalność, wskaźnik właściwośći formierskich, przyczepność, osypliwość, gęstość pozorną czy właściwośći termofizyczne. W warunkach produkcyjnych stanowi więc bardzo ważny wskaźnik, którego utrzymanie w określonych granicach jest podstawowym wymogiem prawidłowo realizowanego procesy technologicznego. Niestety, będąc niezbędnym składnikiem masy syntetycznej, woda jest równocześnie składnikiem niepożądanym lub wręcz szkodliwym. Powoduje zwiększenie gazotwórczości masy, tworzenie się strefy przewilżonej, reagowanie ze składnikami ciekłego stopu odlewniczego, itp. Co sprzyja powstawaniu wad odlewniczych. Do ujemnych cech należy takżę konieczność usuwania wody w celu zwiększenia wytrzymałości (formy szuszone), a niekiedy nawet konieczność eliminacji wody w celu uzyskania dobrego odlewu (niektóre stopy Al.,Cu i Mg). Ten ostatni przypadek doprowadził do opracowania metody zmiany charakteru bentonitu z hydrofilnego (wiązącego w obecnośći wody) na organofilny (wiążący w obecnośći substancji organicznych)

STEREFA PRZEWILŻONA

Typowym zjawiskiem związanym z właściwościami termofizycznymi jest tworzenie się sfery przewilżonej w masach zawierających wodę podczas i po napełnieniu wnęki formy ciekłym stopem odlewniczym. Mały współczynnik przewodzenia ciepła mas powoduje nagrzenianie się tylko zewnętrznych warstw masy we wnęce formy, zaś głębsze warstwy masy mają znacznie niższą temp. Już podczas napełnienia wnęki formy ciekłym stopem odlewniczym w cienkiej nagrzanej warstwie masy zachodzi parowanie wody. Część pary może ujść z wnęki formy, łącznie ze znajdującym się powietrzem, przez przelewy lub nadlewy. Pozostała ilośc pary przemieszcza się w głąb masy. Para skrapla na nienagranych ziarnach masy i tworzy się wtedy sfera przewilżona która, np. w przydatku mas klasycznych powoduje wurażne zmniejszenie wytrzymałości i przepuszczalności masy. Proces ten rozpoczyna się już podczas zalewania, a tworząca się wtedy sfera przewilżona kilka milimetrów od powierzchni wnęki formy i stanowi jeden z istotnych czynników sprzyjających powstawaniu groźnych wad powierzchniowych odlewów (stopy, żyłki) Sfera przewilżona przesuwa się w głąb masy w miarę upływu czasu nagrzewania masy przez stop odlewniczy, przy czym prędkość przesuwania się sfery jest mała, ze względu na mały współczynnik przewodzenia ciepła masy co wydłuża szkodliwe oddziaływanie tej sfery. Dopiero przesunięcie się sfery na większą odległość od powierzchni wnęki formy czyni ją praktycznie nieszkodliwą.

LEPISZCZE- jest to naturalny materiał wiążący, którego wielkość ziaren jest mniejsza lub równa 0,02mm. Lepiszczem jest składnikiem piasków 5K-7K, czyli tzw. Piasków naturalnych. Składnikami wiążącymi w lepiszczu piasków naturalnych są minerały ilaste, zwykle grupy kaolinitu.Lepiszcze oraz gliny formierskie i spowia oddawane do osnowy piaskowej tylko ze względu na wymaganą wytrzymałośc masy, pogarszają one niestety nieomal wszystkie pozostałe właściwości technologiczne masy. Ograniczają także możliwość pełnego wykorzystania cennych walorów osnowy piaskowej, gdyż są nanoszone na powierzchnię osnowy i jako pierwsze stykają się z ciekłym stopem. Dlatego też dąży się do ograniczonego lub całkowitego wyeliminowania materiałów wiążących, wprowadzająć takie czynniki wiążące osnowę piaskową, jak: podciśnienie, pole elektromagnetyczne (osnowa ferromagnetyczna), minusowa temperatura(zamrażanie cieszy, np.wody).

Lepiszcze musi spełniać warunki:

-wielkość cząstek ≤ 0,02mm

-musi mieć zdolność do pęcznienia

Dla mas generacji II i III lepiszcze jest bardzo szkodliwe, dlatego stosuje się 1K lub 2K

Podział piasków ze względu na zawartość lepiszcza:

(piaski kwarcowe)1K 0,2%

2K 0,5%

3K 1,0%

4K 2,0%

(piaski naturalne)5K 2,01-8,0%

6K 8,01- 15,0%

7K 15,01-35%

---