Materijali za izradu peščanih kalupa i jezgara

Из пројекта Википедија

Kalupi za jednokratnu upotrebu izra|uju se od mešavine peska, veziva i dodataka. Za izradu kalupa najčešće se upotrebljava mešavina kvarcnog peska i gline. Dodatkom vode mešavini dobijaju se tražene osobine od kojih su najvažnija :

• propustljivost,
• čvrstoća,
• i kalupljivost.

Ove osobine omogućuju oblikovanje i zadržavanje oblika.

[уреди] Pesak

Za izradu kalupa koriste se sledeća vrsta peska :

• Kvarcni pesak (SiO2) - u najvećem broju se koristi kao osnovna sirovina za izradu kalupa za kalupovanje sivog liva, temper liva, nodularnog liva, za livenje čelika, obojenih i lakih metala. Temperatura topljenja 1720°C
• Olivinski pesak - je magnezijum - gvožđe - ortosilikat sastoji se od forsterita (Mg2SiO4) i fajalita (Fe2SiO4). Ima visoku temperaturu topljenja i koristi se za kalupe i za livenje sivog liva. Temperatura topljenja 1865°C
• Hromitni pesak. Hromit Cr2O3- je veoma kvalitetan sa temperaturom topljenja 1900°C i u nekim livnicama služi kao zamena za kvarcni pesak.
• Cinkonski pesak - Oksid cinkona (cinkonijuma) i silicijuma (ZnSiO4) ima vrlo visoku

vatrostalnost sa temperaturom topljenja od 2200 ÷ 2600°C. Upotreblajva se za izradu manjih jezgara koje su duže vreme u dodiru sa rastopljenim metalom. Veliku primenu ima i kao cinkonski premaz.

Osobine peska su sledeća :

• veličina, površina i oblik zrnaca,
• količina {tetnih sastojaka,
• otpornost prema povišenim temperaturama.

Sa veličinom zrnaca raste propustljivost za gasove i postojanost na visokim temperaturama, prečnik zrnaca ne sme biti veći od 0.75mm. Za izradu manjih odlivaka uzima se sitniji pesak da bi se dobila bolja površina odlivka, pesak se klasifikuje prema veličini zrna. Pesak se osuši, preseje kroz sito i ocenjuje se kao :

• srednja veličina zrna
• sitnozrnast 0.15mm
• srednjezrnast 0.20mm
• grubozrnast 0.30mm
• vrlo grubozrnast 0.45mm i veći

Bitno je da zrnce peska bude što jednoličnije, tj. da u pesku ima najviše zrnaca iste veličine jer neravnomerna zrnatost smanjuje propustljivost gasova.

[уреди] Gline

Glina međusobno vezuje zrnca peska i daje kalupnoj mešavini čvrstoću i plastičnost. Vrste glina koje se upotrebljavaju u livnicama kao vezivo su vatrostalne gline i bentoniti.

• Vatrostalne gline su:
  • kaolinitna Al2O3 ⋅ 2SiO2 ⋅ 2H2O
  • ilitna glina 3Al2O3 ⋅ 6SiO2 ⋅ K2O + 2H2O

upotrebljava se za izradu sušenih kalupa zbog veće vatrostalnosti.

• Bentoniti - su plastične gline nastale raspadanjem vulkanskog pepela i sastoje se od minerala MONTMORILONIT (Al2O3 ⋅ 4SiO2 ⋅ H2O ⋅nH2O).

Osobina bentonita je da dodatkom vode bubri, usled čega se povećava plastičnost, bolje obavije zrnca i daje veću čvrstoću od kaolinitnih glina. Bentonitne gline se koriste za izradu sirove (nesušene) kalupne mešavine.

[уреди] Priprema kalupne mešavine

Osnovne osobine kalupne mešavine su :

• kalupljivost (sposobnost zadržavanja oblika),
• čvrsto}a,
• propustljivost,
• termostabilnost.

Kalupljivost - je osobina kalupne mešavine da se da oblikovati i da svoj oblik salčuva. Zavisi od količine i raspodele gline i veličine peščanih zrna. Raste sa porastom količine gline i smanjenjem zrna peska.
Čvrstoća - je osobina peska da se suprostavlja deformacijama zbog statičkih i dinamičkih pritisaka pri livenju. Na čvrstoću peska utiču vrsta i količina gline, veličina i oblik zrnaca, sadržaj vlage, način pripreme i stepen sabijenosti kalupa.
Propustljivost - je sposobnost peska da propušta gasove. Propustljivost se povećava ukoliko su zrna ravnomerno rasporežena, imaju iste veličine i sadržaj gline da je što manji.
Termostabilnost - je osobina kalupne mešavine (peska) da na višim temperaturama ne do|e do sintezovanja (slepljenja) i da oko odlivka ne stvara tvrdu koru od peska. Termostabilnost zavisi od mineraloškog i hemijskog sastava peska. Za izradu kalupa služe različite vrste kalupnih mešavina (kalupni pesak), od kojih su najvažniji :

• novi pesak - neupotrebljiv pesak bez dodataka i primesa,
• stari kalupni pesak koji se dobije istresanjem kalupa.

Prema načinu primene razlikuju se :

• modelni pesak - koji je veoma pažljivo pripremljen novi pesak propisanih

osobina. Modeli se oblažu sa slojem od 20÷50mm, dok preostali deo se popuni 38 dopunskim peskom. Udeo modelnog peska obično je 15÷30%. Koristi se petežno pri ručnom kalupovanju.

• dopunski pesak - služi za popunu kalupa sa kombinacijom sa modelskim

peskom, za čega se koristi već upotrebljen pesak koji nije potrebno posebno pažljvo pripremiti.

• jedinstveni kalupni pesak - se upotrebljava u mehanizovanim livnicama za

ma{insko kalupovanje. Predstavlja mešavinu starog i novog peska uz dodatak veziva. Upotreba jedinstvenog peska znatno pojednostavljuje proizvodnju. Za 1 tonu odlivka potrebno je od 2 do 10 tona peska.

Prema načinu izrade i vrste kalupa razlikuju se sledeće kalupne mešavine :

• mešavina za izradu sirovih kalupa,
• mešavina za izradu suvih kalupa,
• mešavine za izradu jezgara.

[уреди] Mešavine za izradu sirovih kalupa

Sirovi kalupi se izra|uju neposredno pre livenja. Prednosti primene sirovih kalupa :

• odlivci imaju glatku i čistu površinu,
• ekonomičnije livenje, jer nisu potrebne peći za sušenje kalupa,
• prostor za odlaganje kalupa je manji, jer livenje se vrši odmah nakon kalupovanja,
• kalupi se lakše istresaju, brže se hlade.

Sirovi kalupi se primenjuju :

• za livenje svih materijala
• pri livenju na automatskim linijama

Mešavina peska i bentonita se podešava prema zahtevima proizvodnje.

[уреди] Mešavine za izradu suvih kalupa

• suvi kalupi se pre livenja suše u specijalnim pećima,
• za sivi liv suše se na temperaturi 400°C a za čelični liv na 600°C,
• koriste se za livenje velikih i teških odlivaka,
• za mešavinu se koristi kvarcni pesak sa dodatkom kaolinitne gline, ove mešavine imaju veću termostabilnost,
• dok kod sirovih kalupa zrnca peska se vežu zbog lepljivosti vlažne gline, kod suvih kalupa ova veza je keramička.

[уреди] Mežavina za izradu jezgara

Jezgra su više izložena nego kalup delovanju rastopljenog metala i visokim temperaturama. Iz ovih razloga treba da imaju sledeće osnovne osobine :

• povećana čvrstoća da bi izdržali sile uspona,
• veliku propusnost da bi gasovi nastali izgaranjem veziva mogli napustiti kalupnu šupljinu,
• veliku termostabilnost da ne do|u u reakciju sa rastopljenim metalom,
• mogućnost istresanja iz odlivka posle očvršćavanja.

Ove osobine jezgara se postižu upotrebom grubozrnastog peska bez gline, a čvrstoću jezgrima daje određena prikladna veziva. Upotrebljavaju se organska i anorganska veziva.

• U vodi nerastvorljiva veziva su :
  • veziva biljnog porekla, mineralna ulja,
  • bitumen.
• Rastopljiva u vodi su :
  • veštačke smole,
  • dekstrin ,
  • melasa,
  • celulozna veziva.

Dodatkom ovih veziva pesak očvrsne zbog polimerizacije smola ili polikondenzacije sredstva. Najvažnije polikondezacijske smole (iz kojih se pri očvršćavanju izlučuje voda) su furanske i formaldehidne smole. Posebna grupa veziva su anorganska veziva kao što su vodeno staklo, cement. Vodeno staklo stvrdnjava se produvanjem CO2 (ugljendioksida) Na2H2SiO4 + CO2 SiO2 ⋅H2O + Na2CO3 izlu~uje se silicijumov gel koji vezuje zrnca peska. Izbor veziva treba prilagoditi složenosti i veličini jezgara, dodatak veziva je između 3÷5%.

[уреди] Priprema livarskog peska

Priprema livarskog peska se sastoji u rastresanju starog i novog peska u čišćenju i mešanju sa dodacima da bi se dobila odgovarajuća mešavina. Sušenje peska je potrebno jer u vlažnom pesku se stvaraju grudve pa je otežana homogenizacija smeše i tačno odmeravanje vlage. Sušenje peska se izvodi u rotacionim pešima pod nagibom ili u vertikalnim pećima. Sejanje peska nakon sušenja se seje da bi se odvojile posebne gradacije. Sejanje se vrši raznim vibracionim sitima. Istresanje kalupa, drobljenje i separacija peska - su sledeće radnje u livnicama. Odlivci se vade na rešetkama za istresanje iz kalupa. Usled vibracija ovih rešetaka kalup se raspadne i pesak propada kroz rešetku sa otvorima 40 ÷ 80 mm, dok odlivak se dalje transportuje na čišćenje. Iz peska sa magnetima se odstranjuje preostali metalni komadi u magnetnim separatorima. Zatim stari pesak se prebacuje u drobilice u kojima grudve peska se drobe valjcima.