Формовочные и стержневые смеси — это многокомпонентные смеси формовочных материалов, соответствующих условиям технологического процесса изготовления неметаллических литейных форм (или стержней).
Формовочные смеси, приготовленные из кварцевых песков и глин, называют синтетическими, а из глинистых песков без добавления глины — естественными.
Формовочную или стержневую смесь для изготовления рабочего слоя формы или стержня называют облицовочной. Из такой смеси выполняют поверхностный слой (20—100 мм) разовой формы или стержня.
Формовочную или стержневую смесь, предназначенную для заполнения опоки или стержневого ящика после нанесения на модель облицовочной смеси, называют наполнительной.
Формовочную или стержневую смесь, применяемую одновременно в качестве облицовочной и наполнительной, называют единой.
Формовочную и стержневую смесь, использованную в технологическом процессе получения отливок, называют отработанной. Отработанную смесь, подготовленную для повторного употребления в качестве составляющей части формовочной смеси, называют оборотной.
Облицовочные и наполнительные смеси в основном применяют при ручной и редко при машинной формовке крупных и частично средних по размеру форм и стержней. Единые смеси используют при ручной формовке мелких форм и стержней и при машинном изготовлении различных по размерам форм и стержней.
Соприкасающиеся с расплавом слои смеси сильно нагреваются, подвергаются динамическим и статическим нагрузкам. Поэтому облицовочные смеси кроме высокой прочности должны иметь достаточную огнеупорность. Эти свойства обеспечиваются введением в смеси большого количества свежих формовочных материалов, а также в некоторых случаях различных связующих и специальных добавок.
Наполнительные смеси должны обладать достаточной прочностью и высокой газопроницаемостью, в них добавляют небольшое количество свежих формовочных материалов. Единые формовочные смеси состоят из 95—85% оборотной смеси и 5—15% свежих формовочных материалов. Единые и облицовочные смеси в сыром состоянии имеют предел прочности на сжатие 0,3—0,8 кгс/см2, а после сушки— 1—2 кгс/см2, газопроницаемость смесей 60—120 ед.
Стержневые смеси
К стержневым смесям предъявляют более высокие требования, чем к формовочным по прочности, податливости, газопроницаемости и огнеупорности. Приготовляют стержневые смеси в основном из свежих формовочных материалов и только иногда с использованием небольшого количества оборотной смеси. В такие смеси вводят от 2 до 7% связующих и добавок.
В современном литейном производстве помимо песчано-глинистых смесей используют химически твердеющие смеси на жидком стекле (СО2-процесс), различные самотвердеющие смеси (ЖСС и ХТС) и смеси для получения стержней в нагреваемых ящиках.
Формовочные и стержневые смеси, химическое твердение которых производят продувкой углекислым газом, приготавливают из 95—97% песка 1К01А—3К02А и 5— 3% глины, сверх 100% в смесь добавляют 5—7% жидкого стекла и 3—4,5% воды. Для уменьшения прилипаемости смеси в нее иногда вводят до 0,5% мазута. После продувки углекислым газом предел прочности смеси на разрыв составляет 3—5 кгс/см2, а после тепловой сушки — до 20 кгс/см2, газопроницаемость смеси 100—150 ед. Смесь применяют для изготовления крупных и средних по размеру форм и стержней, используемых для получения стальных и реже чугунных отливок.
Для приготовления жидкоподвижных самотвердеющих смесей (ЖСС) используют сухой кварцевый песок, а в качестве связующих применяют жидкое стекло, портландцемент, глиноземный цемент, синтетические смолы и др. Добавкой, которая приводит к отверждению и самоупрочнению смеси, служит шлак феррохромового производства и другие материалы.
Текучесть ЖСС обеспечивается введением в них поверхностно-активных веществ (контакта Петрова, ДС-РАС и др.), а также за счет интенсивного перемешивания смеси, сопровождающегося образованием мелких пузырьков воздуха и устойчивой пены. Приготовленные для использования ЖСС обладают в течение 8—12 мин способностью течь и заполнять стержневой ящик (или опоку) без уплотнения. По истечении указанного времени смесь теряет «живучесть» и необратимо отверждается до состояния, когда от нее можно отделить стержневой ящик без разрушения стержня. Прочность смесей при 90-минутной выдержке на воздухе достигает 2—4 кгс/см2 и с увеличением выдержки повышается.
