Основные формовочные материалы

Формовочные материалы и их свойства

 

В зависимости от срока службы литейные формы бывают разовые и многократные.

Разовые формы – это формы, которые заливают металлом только один раз. При удалении отливок формы разрушают. Разовые формы изготовляют из формовочных смесей, основной состри 1 нищей которых является кварцевый песок. В качестве связующей добавки, придающей смеси прочность, используют формы для художественных отливок могут быть сухими, сырыми, разъемными и неразъемными, цельными и кусковыми

Многократные формы – это формы, прочность и огнеупорность которых позволяет при небольшом ремонте их внутренних поверхностей после каждой заливки использовать их повторно. Такие формы изготовляют из огнеупорных материалов – молотого шамота, графита, асбеста и используют для производства толстостенных отливок несложной конфигурации. К многократным литейным формам относятся и металлические формы – кокили. Кокили чаще всего используют при производстве отливок специальными способами литья: литьем под давлением, центробежным, кокильным

Формовочные материалы – совокупность природных и искусственных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей, формовочных красок, разделительных составов и припылов. Различают исходные формовочные материалы и смеси, исходные материалы подразделяют на основные и вспомогательные.

Свойства формовочных материалов. Различают природные и технологические свойства формовочных материалов. Природные свойства характерны для исходных формовочных материалов – песков и глин. К природным свойствам относятся морфологический, зерновой и химический составы материалов

Морфологический состав. Формовочные материалы являются продуктом разрушения горных пород под действием различных атмосферных явлений природы: тепловой энергии солнца, движения воздуха, воды Перепады температуры в прогреваемой солнцем горной породе в различное время года создают в ней внутренние напряжения, вызывающие растрескивание, размельчение на более мелкие частицы. Измельченные частицы породы ветром и водами рек переносятся на значительные расстояния от места образования. По пути движения они осаждаются на дне водоемов» поверхности земли, образуя аллювиальные и аллювиальные отложения – залежи. В первом случае пески имеют остроугольную форму, во втором – округлую.

Залежи песков – не редкое явление, многие заводы с литейным производством работают на местных песках. Известный, например, своим художественным литьем Каслинский завод на Урале располагает местными, прекрасными для этого вида литья формовочными песками, обеспечивающими получение отливок с высоким качеством поверхности.

Зерновой состав характеризуется размером и формой зерен формовочного материала, соотношением между количеством зереи различных размеров. Зерновой состав влияет на свойства формовочных песков, определяющих качество приготовляемых из них формовочных смесей, литейных форм и отливок. Так, пески с крупными зернами, имеющими округлую форму и гладкую поверхность, обладают большей газопроницаемостью, чем пески с мелкими зернами, имеющими остроугольную форму и шероховатую поверхность.

Размер зерен песка влияет на качество поверхности отливки. Мелкие зерна обеспечивают более чистую поверхность отливки, чем крупные. Это очень важно в производстве художественного литья, где чистота поверхности и точность соответствия ее поверхности модели имеют первостепенное значение при оценке качества отливки

Химический состав. В состав формовочных материалов входят различные минералы, которые, взаимодействуя с заливаемым в литейную форму металлом, создают в ней условия, влияющие на качество получаемой отливки. Зная химический состав формовочного материала, наличие в ием вредных и полезных примесей, можно оценить возможность его применения для приготовления формовочных смесей со свойствами, обеспечивающими получение отливок хорошего качества.

Качество формовочного материала улучшают на обогатительных фабриках. Там материал освобождают от вредных примесей путем промывки. С уменьшением количества вредных примесей в формовочном материале улучшается его химический состав, увеличивается вероятное получения отливки без пригара, газовых раковин, с гладкой поверхностью.

Технологические свойства формовочных материалов – зависят от требований, предъявляемых к литейной форме. Например, формовочная смесь литейной формы для художественной отливки должна обладать хорошей пластичностью в целях обеспечения получения сложной поверхности.

 

Основные формовочные материалы

 

К основным формовочным материалам относятся пески, глины н связующие.

Формовочные пески. Формовочные пески представляют собой осадочные горные породы, основную часть которых составляет кварц в виде кремнезема SiOa. Зерна чистого кварца твердые, имеют большую огнеупорность, прозрачны, поэтому кварцевые пески имеют белый цвет. Различные оттенки формовочному песку придают примеси. Чем меньше содержится в песке примесей, тем он светлее и огнеупорное. Формовочные пески кроме зерен кварца содержат глину.

В зависимости от содержания кремнезема и глинистой составляющей формовочные пески по ГОСТ 2138–84 делят на классы.

Обогащенные кварцевые пески в зависимости от содержания глинистой составляющей, кремнезема и вредных примесей делятся на три класса: Об1К» 062К, ОбЗК, обогащенные пески по

содержанию кремнезема – иа четыре класса: IK, 2К, ЗК, 4К и природные пески по содержанию глины – на четыре класса: Т – тощий, П – полужирный, Ж– жирный, ОЖ – очень жирный.

В формовочных песках различают основную фракцию и глинистую составляющую. К основной фракции относятся частицы размером более 0,022 мм, к глинистой – частицы размером менее 0,022 мм. Основная фракция влияет на все технологические свойства формовочной смеси. В зависимости от размера зерен формовочные пески делятся на восемь групп.

Анализ песка по размеру зерен проводится путем просеивания его через стандартный набор сит. Номера сит соответствуют размерам стороны ячейки.

Для фасонных отливок наиболее распространенными марками латуней являются ЛЦЗОАЗ, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ16К4.

Алюминиевые сплавы. Чистый алюминий, как и все чистые металлы, в производстве сложных отливок не применяют. В литейном производстве широко используют сплавы алюминия, которые обладают хорошими литейными свойствами, достаточно прочны, имеют малую плотность, хорошо обрабатываются.

Литейные алюминиевые сплавы по химическому составу делятся на группы и марки. В производстве отливок наибольшее применение получила группа сплавов алюминия с кремнием АЛ2, АЛ4, АК9, АЛ9 и АК7, называемых силуминами. Такие сплавы по сравнению с другими обладают лучшими литейными свойствами.

Серый чугун. Медные сплавы благодаря хорошим литейным свойствам и коррозионной стойкости долгое время считались единственно подходящими литейными материалами для производства художественного литья. Однако в связи с дефицитностью и высокой стоимостью медных сплавов их применение для изготовления художественных изделий, особенно малой скульптуры, в настоящее время значительно сократилось. Хорошим заменителем медных сплавов в производстве художественных отливок является серый чугун. Обладая хорошими технологическими свойствами и низкой стоимостью, серый чугун в настоящее время является распространенным литейным материалом для архитектурных отливок и малой скульптуры.

Серый чугун представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами. Химический состав серого чугуна, наиболее часто применяемого в производстве художественных отливок, %: 2,5–3,7 С; 0,5 – 0,8 Мп; 1,0–2,9 Si; 0,2–1,0 Р; до 0,12 S.

Углерод в твердом чугуне может быть в виде химического соединения с железом – цементита – илн в свободном состоянии

в виде графита Цементит – твердое, хрупкое соединение в изломе белого цвета, образуется в чугуне при быстром охлаждении. Чугун с такой структурой по цвету в изломе называют белым. При медленном охлаждении чугуна углерод выделяется в виде пластинок графита, которые придают сплаву в изломе серый цвет. Чугун с такой структурой называют серым. Он обладает хорошими литейными и механическими свойствами, отливки из него легко обрабатываются.

На свойства серого чугуна существенно влияют и другие элементы, входящие в его состав.

Кремний способствует выделению в чугуне углерода в виде графита, понижает температуру его плавления, обеспечивая высокие литейные и технологические свойства.

Марганец действует на свойства чугуна противоположно кремнию, он препятствует выделению в чугуне углерода в виде графита, увеличивая устойчивость цементита. Марганец повышает твердость чугуна и прочность отливок.

Сера, как и марганец, задерживает выделение в чугуне углерода в свободном состоянии. Способствует отбеливанию чугуна, делает его более тугоплавким, снижает жидкотекучесть. Поэтому в чугуне сера считается вредной примесью.

Фосфор в сером чугуне может оказывать и вредное, и полезное влияние. Повышая хрупкость, фосфор снижает механические свойства чугуна. Следовательно, в чугуне для машиностроительных отливок, требующих высокой прочности, значительное содержание фосфора может быть вредной примесью. Фосфор увеличивает жидкотекучесть металла. Следовательно, в чугуне для тонкостенных, со сложной поверхностью отливок, не требующих высокой прочности, повышенное содержание фосфора будет желательным. При изготовлении художественных отливок, особенно ажурных, содержание фосфора в чугуне до 1% считается полезной примесью, увеличивающей жидкотекучесть расплава и стойкость отливок против коррозии.

Высокопрочный чугун. Обыкновенный серый чугун имеет высокие литейные свойства, хорошо обрабатывается, но вязкость его низкая; отливки из этого чугуна не выдерживают ударной нагрузки. Это связано с тем, что выделившийся в чугуне свободный углерод имеет форму пластинок, которые являются в металлической основе чугуна надрезами.

В настоящее время для получения высокопрочного чугуна применяют модифицирование – введение в жидкий расплав небольшого количества модификаторов – магния, кальция и др. Модифицированный серый чугун называют высокопрочным. Высокая прочность обеспечивается благодаря шаровидной, а не пластинчатой форме графита, как в сером чугуне.

Высокопрочный чугун, по сравнению с обыкновенным серым, обладает меньшей склонностью к отбелу. Применение такого чугуна при производстве крупных архитектурных отливок дает возможность повысить их прочность, сохранив при этом хорошую обрабатываемость.

Ковкий чугун. Его получают из белого чугуна путем отжига отливок в специальных печах при температуре 950 J 000 °С. После такой обработки в отливках из цементита белого чугуна выделяется свободный графит, отливки перестают быть хрупкими, приобретают способность выдерживать ударные нагрузки.

Все чугуны маркируют в зависимости от их механических свойств.

Серый чугун, например марки СЧ 25, расшифровывается следующим образом: буквы СЧ означают серый чугун, а две цифры после них – 25 указывают временное сопротивление при растяжении в кгс/мм'.

Кроме того, литейные чугуны, выплавляемые в доменных печах, в зависимости от рода применяемого при этом топлива подразделяются на коксовые и древесноугольные.

Древесноугольиые чугуны по сравнению с чугунами, выплавляемыми на коксе, обладают меньшей склонностью к отбелу, содержат меньше вредных примесей фосфора и серы. Повышенное содержание серы в коксовых чугунах объясняется ее переходом в процессе плавки из кокса, содержащего до 1,4% серы.

Применение древесноугольных чугунов в производстве художественного литья дает значительное улучшение качества отливок по чистоте поверхности и возможности механической обработки.

 

 

Вопрос 53 значение компонентов вход. В состав форм масс

Химический состав. В состав формовочных материалов входят различные минералы, которые, взаимодействуя с заливаемым в литейную форму металлом, создают в ней условия, влияющие на качество получаемой отливки. Зная химический состав формовочного материала, наличие в ием вредных и полезных примесей, можно оценить возможность его применения для приготовления формовочных смесей со свойствами, обеспечивающими получение отливок хорошего качества.

Качество формовочного материала улучшают на обогатительных фабриках. Там материал освобождают от вредных примесей путем промывки. С уменьшением количества вредных примесей в формовочном материале улучшается его химический состав, увеличивается вероятное получения отливки без пригара, газовых раковин, с гладкой поверхностью.

 

 

Вопрос 54 компенсационное расширение форм масс

?

Вопрос 55 естественные абразивные материалы

Алмаз - самый твердый минерал, встречающийся в природе. Он представляет собой кристаллическую разновидность углерода, отличающуюся особой формой кристаллической решетки, придающей углероду высокую твердость.
Алмаз является эталоном твердости. По шкале Mo-оса он имеет наивысшую твердость-10. Алмазные пирамидки или конусы используются в приборах для определения твердости различных материалов. Технические, непрозрачные алмазы широко применяются при изготовлении особопрочных буров. Из алмазной крошки делают шлифовальные круги, бруски, диски. В стоматологии мелкая алмазная крошка употребляется при изготовлении шлифующих инструментов, предназначенных для препарирования зубов. Такие инструменты обладают большой износостойкостью. Их применение делает процедуру препарирования зубов менее травматичной и более короткой.

Корунд представляет собой естественный минерал, состоящий из кристаллической окиси алюминия (Аl₂O_з). В природе в чистом виде встречается редко. Кристаллы корунда содержат до 90% окиси алюминия. Наиболее частыми примесями являются окислы железа и кремния, придающие минералу различные цветовые оттенки. Его цветовые разновидности — сапфир, рубин используются в ювелирном деле. По твердости корунд уступает алмазу. Его твердость по шкале Mo-оса 9.

Наждак является смешанной горной породой. В его состав входят до 97% корунда, соединения железа и ряд других минералов. Твердость наждака по шкале Mooca 7—8. Различие в твердости разных его партий зависит от количества и вида примесей. Для получения высококачественного продукта природный наждак обогащают, т. е. уменьшают количество примесей до 1—2%.
Измельченный до порошкообразного состояния наждак сортируют на ситах и наносят на поверхность бумажных или матерчатых полотен, предварительно покрытых клеевым слоем. Наждачные полотна или диски используются при шлифовании. При отделке зубных протезов наждачную бумагу применяют для шлифовки искривленных поверхностей пластмассовых протезов.

Гранаты. К этой группе природных минералов, представляющих собой ортосиликаты, относится несколько разновидностей. Прозрачные гранаты с различными цветовыми оттенками идут для изготовления ювелирных изделий, непрозрачные используются как абразивы. Гранаты имеют твердость по шкале Mооca 6,5—7,5. Из-за относительно невысокой твердости гранатов и значительной стоимости промышленное использование их в качестве абразивов ограничено.

Пемза — продукт вулканической деятельности. Это быстро застывшая насыщенная газообразными веществами лава. Состав пемзы не постоянен. Основным компонентом ее обычно является кремнезем (60— 70%). Другие составные части включают окислы металлов, придающие пемзе различную окраску.
Пемза — очень пористый, твердый и хрупкий материал. Поверхность излома ее изобилует заостренными неровностями. Эти особенности поверхности позволяют использовать дробленую пемзу в качестве шлифующего материала. В зуботехнической практике употребляется мелкий порошок пемзы. Во взвеси с водой он образует массу, применяемую для шлифовки зубных протезов.

Вопрос 56 искуссвенные абразивные материалы

Электрокорунд - кристаллическая окись алюминия (Al₂O₃). Получается искусственным путем из пород, содержащих глинозем. В промышленности с этой целью используются бокситы, содержащие не менее 50% глинозема. При расплавлении боксита с коксом в электрических печах происходит отделение примесей от общей массы. Электрокорунд содержит от 85 до 98% окиси алюминия.
В зависимости -от, содержания окиси алюминия электрокорунды делят на три вида. Нормальный электрокорунд (алунд), содержит до 87% окиси алюминия. Имеет цветовые оттенки от темно-красного до серо-коричневого. Белый электрокорунд (корракс) содержит до 97% окиси алюминия. Цвет его светлый, иногда розоватый Имеет режущую способность на 30-40% большую, чем нормальный электрокорунд. Монокорунд содержит до 99% окиси алюминия и до 0,9% окиси железа Монокорунд отличается наибольшей прочностью и износостойкостью.
Электрокорунд имеет твердость по шкале Mooca около 9 Плотность его от 3,2 до 4 г/см³.
Материал термостойкий, способен выдерживать нагревание до 2000°С. Частички электрокорунда имеют прочные острые режущие элементы, вследствие чего он успешно применяется для шлифования твердосплавных металлических л различных других изделий.

Карборундпредставляет собой карбид кремния-соединения кремния с углеродом (SiG). Карборунд получается плавлением в электропечах смеси, состоящей в основном из кокса и кварцевого песка, при температуре около 2200°С. В результате химического соединения углерода с кремнием получается карбид кремния. Он имеет кристаллическое строение. Чистый карборунд обладает большой твердостью. По Moocy она равна 9,5—9,75. Кристаллы чистого карбида кремния бесцветны, однако технический карборунд имеет от 3 до 5% примесей, придающих ему окраску.
Карборунд получают двух видов. Черный карборунд содержит не менее 95% SiC. Он применяется для обработки изделий, изготовленных из цветных металлов, а также неметаллических материалов, имеющих невысокие прочностные показатели. В состав зеленого карборунда входит свыше 97% SiC. Он имеет большую твердость и применяется для обработки твердосплавных деталей, заточки инструментов.
Для изготовления стоматологических шлифующих инструментов используются обе разновидности карборунда. Карборунд вполне удовлетворяет требованиям зуботехнического производства и запросам ортопедических клиник. Карборундовые инструменты обладают хорошей шлифующей способностью. Такие инструменты изготавливаются из порошка различной степени дисперсности. Зерна карборунда имеют неправильную форму с четко выраженными острыми ребрами, кромками, что обеспечивает высокую режущую способность. Карбид кремния термоустойчив. Он выдерживает нагревание до 2050°С.

Карбиды бора и вольфрама представляют собой химические соединения соответствующих металлов с углеродом. Материалы имеют твердость, близкую к твердости алмаза.
Технический карбид бора содержит от 85 до 95% чистого кристаллического B4C. Карбид бора обладает высокой твердостью и хрупкостью. Применяется в промышленности для обработки твердосплавных инструментов. Материал дорог в изготовлении.
Карбид, вольфрама в мелкодисперсном виде употребляется вместо алмазной крошки при изготовлении боров и некоторых шлифующих инструментов.
В последние годы получен новый синтетический абразивный материал эльбор. Он представляет собой кубический нитрид бора. По твердости он идентичен алмазу, но отличается большей теплостойкостью,

Вопрос 57 классификация формовочных масс

Классификация абразивных материалов
1.По назначению:
шлифовочные;
полировочные.
2. По связующему веществу:
керамические;
бекелитовые;
вулканитовые;
пасты.
3. По форме.

Классификация шлифовочных средств
1. По зернистости:
шлифзерно;
шлифпорошки;
микропорошки.
2. По происхождению:
натуральные;
искусственные.

Назначение-Все ортопедические конструкции (протезы, аппараты) требуют тщательной отделки для придания им гладкой, полированной, блестящей поверхности.
Это обеспечивает: удобство, эстетику, повышает гигиенические качества ортопедической конструкции, уменьшаются процессы старения, разрушения в результате перепада температуры, воздействия продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, увеличивается коррозийная устойчивость металлов (сплавов), повышению физико-механических свойств пластмасс.

 

Вопрос 58

Абразивные материалы (от латинского “abrasio” – соскабливание) – это мелкозернистые вещества высокой твердости, употребляемые для обработки поверхностей изделий.

Связующие материалы
Для абразивных инструментов (средств) используют связующие материалы, которые делятся на:
1)керамические;
2)вулканитовые;
3)бакелитовые.
Назначение их сводится к скреплению абразивных зерен (после их измельчения и просеивания через сито с определенным количеством отверстий).
Процесс шлифования и качество обработки поверхности зависит от следующих факторов:
качество абразива и соблюдение технологии шлифования;
скорость движения абразива. Чем медленнее движется абразив, тем большую стружку снимает зерно абразива, и следовательно тем больше разрушающее усилие испытывает абразивное зерно и быстрее изнашивается абразив;
величина давления абразива на поверхность. Приложенное давление должно быть умеренным, чтобы не привести к поломке протеза и инструмента. Кроме того, это может привести к перегреву обрабатываемой поверхности.

Материал	Размер сита	Форма	Плотность, г/см³	Твердость по Моосу	Хрупкость	Происхождение	Применение
Песок	6-270	*	6,24	5.0-6.0	высокая	природный материал	Наружная очистка
Минераль­ный шлак купершлак/никельшлак	8-80	*	5,304-6,9888	7.0-7.5	высокая	отходы	Наружная очистка
Колотая дробь	10-325	*	14,352	8.0	низкая	производство	Удаление плотной окалины
Стальная дробь	8-200	°	17,472	8.0	низкая	производство	Очистка, упрочнение
Оксид алюминия	12-325	*	7,8	8.0-9.0+	средняя	производство	Очистка, отделка, удаление заусенцев, гравировка
Стеклянные шарики	10-400	°	5,304 — 5,616	5.5	средняя	производство	Очистка, отделка
Пластик	12-80	*	2,808-3,744	3.0-4.0	низкая/ средняя	производство	Удаление краски, снятие заусенцев, очистка
Пшеничный крахмал	12-50	*	5,616	2.8-3.0	высокая	отходы	Удаление краски, очистка
Кукурузные початки	8-40	*	2,184-2,208	2.0-4.5	средняя	отходы	Удаление краски с деликатных поверхнос­тей

° — круглая; * — остроугольная