Podział mas formierskich Ze względu na zastosowanie:- masy formierskie
- masy rdzeniowe
Ze względu na przeznaczenie
--przymodelowe
-wypełniające-jednoliteze względu na rodzaj stopu-- do zeliwa- do staliwa
- do met. Nieżelaznych
Ze względu na stopień zużycia - wyjściowa- używana
- odświeżona
- zużyta
Podział materiałów formierskich
· materiały stanowiące osnowę mas i powłok ochronnych- piasek kwarcowy, cyrkonowy, chromitowy, oliwinowi, magnezytowy, korundowy, glinokrzemianowy, węglowy
· czynniki wiążące-lepiszcze-glina formierska- spoiwo-podciśnienie-pole elektromagnetyczne-ujemna temperatura
· materiały pomocnicze-skrzynki formierskie-materiały zapobiegające przypalaniu się-tworzywa formy do powierzchni odlewu-materiały zmniejszające chropowatość powierzchni odlewu-materiały zapobiegające przylepianiu się-dodatki specjalne polepszające właściwości-materiały ochronne
Masy klasyczne (I generacja)
Głównymi składnikami mas klasycznych (MK) są: osnowa piaskowa i glina formierska lub piaski naturalne same bądź też z dodatkiem osnowy albo gliny formierskiej. Zależnie od tego, które z podanych materiałów wchodzą w skład masy, wyróżnia się [5.5]: masy syntetyczne, masy naturalne, masy półsyntetyczne, masy gliniaste. Masy te są najstarszymi kompozycjami stosowanymi do sporządzania form i rdzeni odlewniczych. O tak ciągle dużym zastosowaniu mas klasycznych decyduje wiele korzystnych ich cech, z których najważniejsze to:
• dostępność 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 dodatków.
Masy klasyczne mają jednak także wiele ujemnych cech. Do najważniejszych należą:
• mała płynność, powodująca duże zużycie pracy na zagęszczenie form i wymagająca zastosowania określonych sposobów zagęszczania,
• stosunkowo mała wytrzymałość w stanie wilgotnym tych mas ograniczająca wielkość odlewów możliwych do wykonania w formach wilgotnych,
• mała podatność i zła wybijalność mas suszonych, eliminujące w zasadzie ich zastosowanie do sporządzania rdzeni,
• konieczność długotrwałego suszenia w przypadku odlewania do form suszonych.
Masy syntetyczne
Masy syntetyczne to takie kompozycje, których głównymi składnikami są: osnowa piaskowa i glina formierska. Używana do sporządzania mas syntetycznych osnowa piaskowa jest uprzednio uszlachetniana i charakteryzuje się określonym składem ziarnowym i mieszczącą się w ściśle oznaczonych granicach zawartością lepiszcza. Materiałem o określonych i ustabilizowanych właściwościach jest także drugi zasadniczy składnik mas syntetycznych, a mianowicie glina formierska. Tego korzystnego układu nie pogarsza wprowadzenie takich dodatków, jak: zapobiegające przypalaniu, polepszające podatność i wybijalność, zmniejszające skłonność do tworzenia wad powierzchniowych (żyłek, strupów), zmniejszające osypliwość, gdyż dodatki te są uprzednio odpowiednio przygotowane i powinny mieć ustabilizowane właściwości.
· Osnowa piaskowa. Osnowę piaskową mas syntetycznych stanowią głównie piaski kwarcowe. Niewielki udział mają także piaski: cyrkonowy, chromitowy, magnezytowy, staurolitowy i mulitowy. Musi charakteryzować się :
-odpornością na działanie wysokiej temperatury
-odporność na działanie tlenków metali
-małą rozszerzalnością cieplną
-brakiem przemian polimorficznych
-odpowiednim składem ziarnowym
· Glina formierska. Według dotychczasowych danych największe znaczenie dla zdolności wiązania glin formierskich ma wielkość (wymiary) cząstek. (montmorillonit, illit, kaolinit)
· 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. Woda jest niezbędnym składnikiem masy syntetycznej, a równocześnie składnikiem niepożądanym lub wręcz szkodliwym.
· Dodatki-W celu uzyskania odlewów o złożonej jakości wymagane jest wprowadzenie do masy syntetycznej odpowiednich dodatków, mających na celu polepszenie niektórych właściwości masy lub też nadanie masie pewnych dodatkowych cech. Najczęściej jest to pył węglowy lub jego wymienniki.
· Właściwości mas- W przypadku mas syntetycznych do form wilgotnych trzeba zwracać uwagę na : zawartość wilgoci, płynności, zagęszczalność, formowalność, osypliwość, wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, przepuszczalność, skłonność do powstawania wad powierzchniowych.
Masy naturalne
Głównymi składnikami mas naturalnych są piaski naturalne (o osnowie kwarcowej), czyli te gatunki piasków formierskich, które w stanie naturalnym (kopalnym) zawierają dostateczną ilość lepiszcza, zapewniającą masie wymaganą wytrzymałość. Piaski naturalne, jako surowce kopalne nie poddawane procesowi uszlachetniania, często wykazują zmienność właściwości podstawowych (zawartości lepiszcza, składu ziarnowego).
Masę sporządza się z jednego piasku lub z mieszaniny kilku piasków. W 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.
Masy naturalne są stosowane głównie do sporządzania form suszonych, a w mniejszym stopniu form wilgotnych, przeznaczonych do wykonywania odlewów o różnej masie i z różnych stopów. Ze względu na zmienność podstawowych właściwości piasków naturalnych oraz wyczerpujące się zasoby tych surowców zastosowanie mas naturalnych jest małe.
Masy pólsyntetyczne
Masy półsyntetyczne stanowią kompozycje pośrednie pomiędzy masami naturalnymi i syntetycznymi. Zazwyczaj są to masy naturalne, do których - w celu otrzymania kompozycji o założonych właściwościach - dodaje się piasku kwarcowego lub gliny formierskiej, a niekiedy również obydwu tych składników.
Masy te stosuje się do sporządzania form wilgotnych i suszonych, przeznaczonych do odlewania różnych stopów.
Masy gliniaste
Masy gliniaste są to masy o zwiększonej zawartości lepiszcza. Sporządza się je z piasków naturalnych zawierających dużo lepiszcza (7 K), a stosuje do formowania wzornikowego. Zwiększona zawartość lepiszcza, przy odpowiedniej zawartości wilgoci, zapewnia masie dobrą plastyczność, co ma duże znaczenie przy formowaniu wzornikowym. Równocześnie masa ma małą podatność i przepuszczalność. Dlatego też sporządza sieją 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
Masy samoutwardzalne
SMS ze szkłem wodnym i sypkimi utwardzaczami
Słaba zdolność do regeneracji , zła wybijalnosc
długa żywotnośćProces Akali piasek kwarcowy 100 cz. 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 Nishiyamy
Piasek kwarcowy 100 cz wag
Szkło wodne 4 -8
Utwardzacz : żelazo krzem 75%owy - 1 – 4 najczęściej 2 cz wag
Proces AMG (głupta)piasek kwarcowy 100 szkło wodne sodowe 5 – 7
Utwardzacz : sproszkowany CaC2 0,5- 2 cz wag
Dodatki : melasa, dekstryna, bentonit 0,5 – 2
SMS ze szkłem wodnym i ciekłymi utwardzaczami (estry gliceryny i glikolu etylenowego)lepsza wybijalnosc, łatwiejsze dozowanie utwardzaczatech. Flaster S
Szkło wodne 2,5 – 3,5
Flodur 10 % spoiwa
CMS ze szkłem wodnymPiasek kwarcowy 100 cz wag \ regenerat 0 – 85 cz
Szkło wodne 4 -5
Utwardzacz: 3,5 – 4,5 srodek powierzchniowo czynny 0,3 – 0,5 woda 1 – 3
Przyspieszacz 0- 0,5
Rozluzniacz 0 – 3
SMS z cementem Piasek kwarcowy 100 cz wag \ regenerat 50 – 80 %
Cement 6- 12
Woda 0,6 – 0,8
CMS z cementem i szkłem wodnym
Szkło wodne 1,5 – 3
Cement 5 - 6
Woda ok. 0,8
SMS z fosforanami (mała szkodliwość, dobra wybijalnosc, krótka żywotność)
H3PO4 60-70% stez 2-6 cz wag
Sproszkowany magnezyt (85% MgO i min CaO)
MASY ZE SPOIWAMI NIEORGANICZNYMI NA BAZIE SOLI
Nie szkodliwe dla środowiska (do skomplikowanych rdzeni i ze stopów lekkich)
SMS z olejami( wiązanie w temp. Otoczenia, dobra płynność, wybijalność, krótka żywotność, wysoka cena, szkodliwe)
Spoiwo: olej schnący z utleniaczem
Rdzen musi dodatkowo się utwardzić w temp ok. 250 st.
SMS ze spoiwem uretanowym lub żywicami syntetycznymi
Procesy:
-alkidowo-uretanowy
Zywica alkilowa modyfikowana olejem schnącym 1 -1,5
Poliizocyjanian 18% żywicy
Utwardzacz : sykatywa i amina III rzędu 2 – 10 % do żywicy
-fenolowo-uretanowy
Zywica fenylowa 0,4 – 0,74
Poliizocyjanian 0-4 – 0,75
Amina 0,02 – 0,06
-poliolowo-uretanowy ( do stopów lekkich)
Poliol (alkohol wielowodorotlenowy) 0,4 – 0,74
ZYWICA FENYLOWO-FORMA-LDEHYDOWA
Zerowa żywotność, szybkie zalanie i utwardzenie, do odlewów żeliwnych i staliwnych, oraz do małych odlewów
SMS z żywicami FURFURYLOWYMI
+Duza dokładność wymiarowa, dobra wybijalnosc, do skomplikowanych rdzeni, łatwo oczyszczalna, łatwe wykonanie form i rdzeni, mała zawartość spoiwa
-długi czas wiązania, krótka żywotność, szkodliwość emitowanych gazów, wysoki koszt
Piasek kwarcowy 100 cz wag (mala zawartość lepiszcza, mała zawartość domieszek zasadowych, niska wilgotność, kulisty kształt)
Spoiwo 0,8 – 0,5 (żywice mocznikowo formaldehydowo furfurylowe, fenylowo formaldehydowo furfurylowe, formaldehydowo furfurylowe)
Utwardzacze 20 – 70 % spoiwa (kwas ortofosforowy, mieszanka fosforowego z siarkowym, kwas PTS)
Dodatki 0,2 % tlenki żelaza i silanu
SMT sypkie masy szybkowiążące
Procesy
1. Croninga (formowanie skorupowe)Zalety : cienkie sciany odlewów, dokładność wymiarowa, gęstość powierzchni
Wady: wysoki koszt, ograniczona wielkość odlewów
Skład
Piasek kwarcowy 100
Fenylowo formaldehydowa zywica 2,5
Urotropina- heksametylenotetramina 12- 16 %
Stearynian wapnia 5- 10 %
2. Hot box (do rdzeni, reakcja egzotermiczna, produkcja seryjna)rdzenie – duza dokładność wymiarowa, dobra wybijalnosc i wytrzymałość, szybki proces utwardzania, tanisza niż met. Cronina, gorsza płynność, mniejsza żywotność)
Masa jest wstrzeliwana do gorącej rdzennicy 180-280 C
3. Warm box (met. Zuzywa mniej energii, temp utwardzania 80 – 120 C )piasek kwarcowy –mało lepiszcza
Spwoiwo : zywica z alkoholem (moło wody, mało azotu)utwardzacz: sole miedziowe
4. Thermoshock ( do produkcji cienkich i płaskich rdzeni, dobre odprowadzanie gazów, dobra wybijalnosc, do unikniecia operacji sklejania rdzeni)
Piasek kwarcowy
Zywica fenolowo mocznikowo formaldehydowa
Utwardzacz : mocznik gliceryna woda
5. Warm air ( głównie do produkcji rdzeni, stosuje się spoiwa organiczne i nieorganiczne, przedmuchuje się gorącym powietrzem 100-230 C 0,35 – 0,7 MPa 10 – 20 s ; czas utwardzania 6- 20 min)
SMSZ (szybko-utwardzalne) ze szkłem wodnym (szkło wodne + CO2)
Dostępność i taniość, dobra wyrzymałosc
skład
Pisaek kwarcowy 100szkło wodne Ms = 2 – 3,3 (2,4 – 2,6) 2,5 – 6
Dotadki : dekstryna , melasa, ług posiarczanowy 1,5 , zywica syntetyczna, cukier, asfalt, MgO, Cr203, Na2SO4, boksyt, kaolin, glina ogniotrwała 3 – 4, fosforany
Dodatki zapobiegające przypalaniu się masy: pył węglowy 3-7, pył wegla drzewnego, grafit
Proces VHR
Zageszczony rdzen lub forme umieszcza się w komorze z podcisniem
Proces SOCOR
Dla odlewów z Al. Samorozpadanie się w wodzie.
Proces Cold-box
(Zalety:Wysoka wydajnośc produkcji, duża szybkość utwardzania, wysoka wytrzymałość rdzenia, gładkość powierzchni,, dobra płynnośc, wybijalność, długa żywotnośc, mała zaw. Mat. Wiążących, małe zużycie energii,Wady:budowa systemów neutralizacji amin, szkodliwość dla środowiska, wrażliwość na wilgoć)
-alkidowy proces Ashlanda
...
andreas90