badania materiałów formierskich odlewy (2)

8

—    masy rdzeniowe - masy przeznaczone do sporządzania rdzeni odlewniczych.

Istnieją masy stosowane wspólnie do wykonywania części form i rdzeni.

Określenia „masa formierska” używa się także w odniesieniu do masy na formy i na rdzenie.

—    osnowa - główny, sypki składnik masy formierskiej. Osnowy różnią się składem mineralogicznym, chemicznym i ziarnowym. Są odpowiedzialne za własności cieplne formy i jej odporność na wysoką temperaturę wlewanego stopu. Osnowa, wpływając na kinetykę ruchu ciepła w krzepnącym odlewie, ma istotny wpływ na jego makro- i mikrostrukturę. Przykładowymi materiałami osnów mas formierskich są: kwarc - SiOj, w postaci krystalicznej i amorficznej, chromit - spinele chromowe (Mg,FeXCr,AI,Fe>204, w których dominuje C^Oj, cyrkonit - ZiSiO*, magnezyt - MgC03, korund - AloO], karborund - SiC, grafit - Cg,, ale także śrut stalowy lub żeliwny.

! Stosowane są także mieszaniny różnych osnów.

j~ piasek formierski - sypka kwarcowa skała osadowa lub sypki produkt ceramiczny. Jeżeli [obok osnowy piaskowej kopalina zawiera naturalny materiał o ziarnistości poniżej 0,02 mm, to surowiec taki określa się nazwą piasek naturalny. Piaski ceramiczne wytwarzane metodami przemysłowymi - nienaleźące do naturalnych, na ogół są precyzyjnie frakcjonowane u producenta i nie zawierają drobnoziarnistych frakcji.

—    lepiszcze - frakcje o ziarnistości poniżej 0,02 mm. „Lepiszcze” w odniesieniu do osnowy piaskowej oznacza zanieczyszczenie, natomiast „lepiszcze” w odniesieniu do masy formierskiej oznacza materiał wiążący będący dowolną gliną formierską, przykładem jest bentonit lub kaolinit

—    materiał wiążący - składnik masy formierskiej nadający sypkiej osnowie wytrzymałość f mechaniczną umożliwiającą otrzymanie odlewu o założonych kształtach i wymiarach, C Materiałami wiążącymi są lepiszcza i spoiwa.

Są przypadki, w których osnowa jest równocześnie materiałem wiążącym, przykładem ! są masy gipsowe.

—    fizyczne czynniki wiążące - czynniki nadające sypkiej osnowie mechaniczną :

wytrzymałość postaciową np. podciśnienie, pole elektromagnetyczne, obniżona ; temperatura.    _v    ;

—    glina formierska - naturalny materiał wiążący, minerały ilaste.

—    spoiwo - materiał organiczny lub nieorganiczny wykazujący zdolność wiązania ziaren ;

osnowy.    ► •    -..•••    ę

% powłoka - materiał lub mieszanina materiałów w stanie sproszkowanym, ciekłym lub w postaci pasty, nanoszony cienką warstwą na powierzchnię rdzenia lub wnęki formy

0    własnościach: ochronnych lub aktywnych (fizycznie i/lub chemicznie), wzmacniających '

1    adsorpcyjnych lub antyadhezyjnych.

Typowe wymagane właściwości materiałów stosowanych na osnowy mas formierskich i powłok ochronnych to:

1)    odpowiednie przewodnictwo cieplne, ciepło właściwe i pojemność cieplna,

2)    odporność na działanie wysokiej temperatury,

3)    odporność na działanie tlenków metali w podwyższonej temperaturze,

4)    mała rozszerzalność cieplna,

5)    brak przemian polimorficznych,

6)    odpowiedni skład ziarnowy.

Znakomita większość mas formierskich to szczególne mieszaniny, które stanowią ziarna osnowy pokryte materiałem wiążącym. Przed wykonaniem formy masę stanowią losowo i luźno rozmieszczone ziarna osnowy otoczone spoiwem lub lepiszczem. Po wykonaniu formy (lub rdzenia) masa jest zagęszczona, a poszczególne ziarna powinny stykać się ze sobą punktowo. Wówczas materiał wiążący tworzy charakterystyczne mostki między ziarnami. Jest to stan idealny osiągany w stopniu zależnym od techniki mieszania, zagęszczania i mechanizmu wiązania masy. Na rysunku 1.1 pokazano przykłady rozmieszczenia ziaren zagęszczonej masy przy różnym udziale materiału wiążącego.

a)    b)    c)

Rys. 1.1. Rozłożenie ziaren osnowy w zagęszczonej masie formierskiej: a) kulisie ziarna jednakowej średnicy, których środki stanowią narożniki czworościanu foremnego, b) ziarna pokryte materiałem wiążącym - przykład poprawnego połączenia ziaren, pomimo braku punktowego styku widoczna jest wolna przestrzeń między ziarnami, c) przykład niewłaściwych proporcji osnowy i materiału wiążącego przy właściwym ich wymieszaniu i zagęszczeniu - zbyt duża warstwa materiału wiążącego na ziarnach osnowy, zmniejszająca przepuszczalność gazów; ł - materiał wiążący, 2 - ziarno osnowy

Pożądany efekt pokrycia ziaren materiałem wiążącym uzyskiwany jest najczęściej w mieszarkach kranikowych, w których następuje rozcieranie spoiwa po powierzchni ziaren.

• Jest to spowodowane poślizgiem warstw materiału wiążącego z jednoczesnym obrotem ziaren osnowy. Poślizg umożliwia równomierne rozprowadzenie mieszaniny wodno-glinowej i właściwe połączenie z ziarnami osnowy piaskowej. Oprócz mieszarek krażnikowych stosowane są także mieszarki łopatkowe, skrzydłowe, turbinowe i inne. Realizują one w różnych proporcjach czynności związane z homogenizacją składników masy poprzez przerzucanie oraz pokrywanie ziaren spoiwem przez rozcieranie. Przy wytwarzaniu mas z ciekłymi spoiwami czynność rozcierania jest zbędna, chyba że spoiwo ma bardzo dużą lepkość, wówczas rozcieranie przyspiesza proces przygotowania masy. Jednym