Уводзіны
Жывіца пясчанае ліццё з'яўляецца адным з найбольш універсальных і шырока выкарыстоўваюцца метадаў фармавання ў сучаснай ліцейнай вытворчасці.
Ён спалучае ў сабе добрую дакладнасць памераў, высокая калянасць формы, моцная адаптыўнасць да складаных формаў, і шырокая сумяшчальнасць з жалезам, сталь, і каляровых сплаваў.
У той жа час, смалы пясок сістэмы не «адзін матэрыял, адзін вынік».
Іх праца залежыць ад хімічнага складу смалы, тып ацвярджальніка, чысціня пяску, навакольныя ўмовы, памер адліўкі, тэмпература налівання, і стратэгія меліярацыі.
1. Чаму фосфарная кіслата часта выкарыстоўваецца ў якасці ацвярджальніка для фуранавых смол з высокім утрыманнем азоту, але рэдка для фуранавых смол з нізкім утрыманнем азоту?
Прычына крыецца ва ўзаемадзеянні хіміі смалы, паводзіны вады, і фарміраванне сеткі падчас отвержденія.
У фуранавых смолах з нізкім утрыманнем азоту, кіслотнае зацвярдзенне часта павольней і менш эфектыўна, што прыводзіць да павелічэння часу паласы і зніжэння трываласці сыравіны.
У адрозненне, фурановые смалы з высокім утрыманнем азоту больш эфектыўна рэагуюць на фосфарную кіслату, дазваляючы сістэме дасягнуць хуткасці отвержденія і канчатковай трываласці, неабходных для практычнага фармавання і вырабу стрыжняў.
Ключавым тэхнічным фактарам з'яўляецца тое, як фосфарная кіслата ўзаемадзейнічае з вільгаццю. У сістэмах з нізкім утрыманнем азоту, фосфарная кіслата мае адносна дрэнную змешвальнасць са смалой і моцнае сродство да вады.
У выніку, вільгаць ад смалы і ад кандэнсату падчас отвержденія можа назапашвацца вакол багатых кіслатой зон, стварэнне лакалізаваных кропель вады або слабых участкаў у плёнцы смалы.
Гэта аслабляе зацвярдзелую структуру сувязі і зніжае трываласць.
Фуранавыя смалы з высокім утрыманнем азоту паводзяць сябе інакш. Іх сумяшчальнасць з вадой лепш, вільгаць з меншай верагоднасцю збіраецца ў канцэнтраваныя кроплі, і отвержденная плёнка, як правіла, больш шчыльная і аднастайная.
Вось чаму фосфарная кіслата можа быць практычным ацвярджальнікам у адной фуранавай сістэме, але дрэнным выбарам у іншай.
2. Чаму пранікальная здольнасць зацвярдзення фенола-урэтанавага самазастываючага пяску лепш, чым фуранавага самазастываючага пяску?
Сістэмы фенол-урэтанавай смалы цвярдзеюць у асноўным за кошт рэакцыі полімерызацыі, які не стварае вялікай колькасці лятучых пабочных прадуктаў, такіх як вада.
З-за гэтага, хуткасць отвержденія мае тэндэнцыю быць больш раўнамернай праз масу пяску, і розніца паміж знешнім і ўнутраным пластом адносна невялікая.
Фурановые самотвердеющие смалы, наадварот, отвержденія праз рэакцыю кандэнсацыі, якая вырабляе ваду падчас зацвярдзення. Гэтая вада павінна выцякаць з формы або стрыжня.
Так як унутраная і знешняя вобласці пясчанай масы сохнуць і отверждаются з рознай хуткасцю, профіль лячэння становіцца менш аднастайным.
Вось чаму фурановые сістэмы больш адчувальныя да вільготнасці навакольнага асяроддзя і часта дэманструюць меншую пранікальную здольнасць да зацвярдзення, чым фенол-уретановые сістэмы.
На практыцы, пясок з фенол-урэтанавай смалы часта забяспечвае больш надзейную трываласць стрыжня па ўсім папярочным перасеку, асабліва ў больш тоўстых або больш складаных ядрах.
3. Чаму фуранавыя смалы з высокім утрыманнем азоту можна выкарыстоўваць для алюмініевага і меднага ліцця?
Асноўная прычына ў тым, што алюміній і медзь маюць вельмі нізкую растваральнасць азоту ў расплаўленым метале.
Нават калі смала выпрацоўвае азот падчас залівання і тэрмічнага раскладання, малаверагодна, што расплаўлены алюміній або медзь паглынуць яго ў значнай колькасці.
У выніку, рызыка сітаватасці газу, звязанага з азотам, значна ніжэй, чым гэта было б у сталёвага ліцця.
Гэта азначае, што смалы з высокім утрыманнем азоту могуць быць выбраны, калі ліцейная вытворчасць хоча дасягнуць добрых паводзін пры руйнаванні, высокая трываласць формы, або прыдатныя характарыстыкі отвержденія без стварэння сур'ёзных газавых дэфектаў у алюмініевых або медных адлівах.
Іншымі словамі, металічная сістэма мае такое ж значэнне, як і сістэма смалы.
Смала, якая была б праблематычнай для сталі, можа быць цалкам прымальнай у вытворчасці каляровых металаў.
4. Чаму керамічныя трубкі з'яўляюцца пераважнымі для сістэмы литников, калі смаляны пясок выкарыстоўваецца для цяжкіх адлівак?
Для цяжкіх ліццяў, час залівання даўжэй, і расплаўлены метал застаецца ў кантакце з литниковой сістэмай на працягу доўгага часу.
У гэтых умовах, высокая цеплавая нагрузка можа заўчасна аслабіць пясок, звязаны са смалой, і прывесці да разбурэння або эрозіі варотных каналаў.
Гэта можа прывесці да ўключэння пяску, турбулентнасць металу, і іншыя дэфекты залівання.
Керамічныя трубкі вырашаюць гэтую праблему, забяспечваючы значна лепшую цеплавую ўстойлівасць і ўстойлівасць да эрозіі, чым звычайныя смаляна-пяшчаныя каналы.
Яны асабліва карысныя ў сістэме литников і бегункоў, дзе струмень металу самы гарачы і цеплавое ўздзеянне найбольш моцнае.
Керамічныя трубы таксама памяншаюць патрэбу ў пакрыцці ў некаторых зонах і забяспечваюць больш стабільны шлях патоку для вялікіх або цяжкіх адлівак.
5. Як мы можам вызначыць, ці дастаткова часу працы смалянага пяску?
Працоўны час, або лаўка жыцця, павінна быць дастаткова доўга, каб уся аперацыя па фармоўцы або вырабе стрыжня была завершана да таго, як пясок страціць сваю пластычнасць і ўшчыльняльнасць.
Для пескомешалка перыядычнага дзеяння, час працы павінна перавышаць інтэрвал ад моманту выгрузкі пясчанай сумесі да яе поўнага выкарыстання.
Для міксера бесперапыннага дзеяння, працоўны час павінен быць большым, чым час, неабходны для таго, каб пясок прайшоў ад выхаду змяшальніка праз адзін поўны цыкл падачы пяску і вярнуўся ў тую ж кропку вытворчай паслядоўнасці.
На практыцы, гэта не проста тэарэтычны параметр.
Калі час працы занадта кароткі, пясок у працэсе эксплуатацыі пачынае застываць, выклікаючы дрэннае ўшчыльненне, неадпаведнасць памераў, і дэфекты паверхні.
Бяспечны дызайн працэсу заўсёды пакідае значны запас паміж тэрмінам службы станка і фактычным часам вытворчасці.
6. Чаму вугал ухілу ўзору са смаляным пяском павінен быць большым, чым той, які выкарыстоўваецца для пяску з глінай?
Пясочныя формы і стрыжні цвярдзеюць з адносна высокай цвёрдасцю і вельмі нізкай здольнасцю да згортвання падчас зняцця шаблону.
У адрозненне ад глінянага пяску, пясок, звязаны са смалой, не так лёгка дэфармуецца або паддаецца, каб вызваліць малюнак. У выніку, зняцце трэнне вышэй, і рызыка пашкоджання паверхні формы вышэй.
У той жа час, формы і стрыжні са смалянага пяску менш паддаюцца рамонту, чым формы з глінянага пяску.
Калі паверхня формы разарвана або зламана падчас выдалення выкрайкі, рамонт больш складаны і можа прывесці да пагаршэння канчатковай якасці.
Большы вугал цягі памяншае супраціў адрыву, зніжае верагоднасць пашкоджання, і паляпшае кансістэнцыю вызвалення ад формы.
7. Чаму пры вытворчасці чыгуну са смала-пяску звычайна аддаецца перавага меншай колькасці ўсаджвальных і больш вентыляцыйных стаякоў?
Пясочныя формы з смалы цвёрдыя і добра захоўваюць форму падчас залівання, асабліва ў пачатковай стадыі.
Гэта робіць іх асабліва прыдатнымі для выкарыстання пераваг пашырэння графіту пры застыванні чыгуну.
У вытворчасці шэрага і каванага чыгуну, што пашырэнне можа дапамагчы паменшыць або нават ліквідаваць дэфекты ўсаджвання, гэта азначае, што можа спатрэбіцца менш парніковых стаякоў.
Аднак, смаляны пясок таксама ўтварае газ падчас награвання і раскладання. Таму што форма трывалая і адносна закрытая, газ павінен адводзіцца эфектыўна.
Таму часта патрабуецца больш вентыляцыйных стаякоў. Іх роля - не падаваць метал, але каб забяспечыць шляхі выхаду газу і пары, якія ўтвараюцца падчас залівання.
Кажучы простымі словамі, смаляны пясок падтрымлівае філасофію ліцця з нізкай ростам, але толькі ў тым выпадку, калі вентыляцыя спраектавана правільна.
8. Чаму фурановая самацвярдзельная смала, якая змяшчае каля 70–80% фурфурылавага спірту, звычайна паказвае найбольшую канчатковую трываласць пры пакаёвай тэмпературы?
Гэты дыяпазон уяўляе сабой практычны баланс паміж развіццём сілы, ўтрыманне вады, і эфектыўнасць отвержденія.
Калі ўтрыманне фурфурилового спірту занадта нізкае, смала становіцца пад больш моцным уплывам іншых кампанентаў смалы, і ўтрыманне вады павялічваецца, што можа запаволіць цвярдзенне і паменшыць канчатковую трываласць.
Калі ўтрыманне фурфурилового спірту занадта высокае, доля азоту становіцца занадта нізкай, і сетка смалы можа не дасягнуць такой жа структуры отвержденія або канчатковых характарыстык.
У дыяпазоне прыкладна 70%–80%., склад смалы часта дасягае найлепшага балансу паміж рэакцыйнай здольнасцю, фарміраванне сеткі, і шчыльнасць отвержденной структуры.
Вось чаму канчатковая трываласць пры пакаёвай тэмпературы часта дасягае максімальнага значэння ў акне гэтага складу.
9. Чаму могуць занадта актыўныя ацвярджальнікі, або празмерная дазоўка ацвярджальніка, паменшыць канчатковую трываласць смалянага пяску?
Калі зацвярдзенне пачынаецца занадта хутка, смала можа сшывацца да таго, як у яе малекулярных ланцужкоў будзе дастаткова часу для пашырэння, арыентавацца, і ўтвараюць развітую сетку.
Іншымі словамі, сістэма «замыкаецца» занадта рана.
Вельмі актыўны ацвярджальнік можа даць хуткую пачатковую трываласць, што можа выглядаць прывабна на цэху.
Але калі палімерная сетка утворыцца занадта хутка, атрыманая структура можа стаць менш поўнай і менш эфектыўнай, пакідаючы некаторыя рэактыўныя групы нявыкарыстанымі.
Такая ж праблема можа паўстаць, калі дазоўка ацвярджальніка занадта вялікая. Вынікам часта з'яўляецца высокая ранняя трываласць, але меншая канчатковая трываласць.
Гэта класічны выпадак, калі хуткасць працэсу супярэчыць канчатковай якасці. Хутчэйшае зацвярдзенне не заўсёды лепш, калі яно парушае цэласнасць сеткі зацвярдзелай смалы.
10. Чаму зацвярдзелы фосфарнай кіслатой смаляны пясок не варта выкарыстоўваць для рэкультывацыі старых пяскоў?
Праблема ў тым, што пасля залівання фосфарная кіслата можа пакінуць на пясчынцы рэшткі фасфату.
Гэтыя рэшткі нялёгка разбураюцца тэрмічным уздзеяннем расплаўленага металу і іх цяжка выдаліць пры рэкультывацыі.
У выніку, адноўлены пясок забруджваецца такім чынам, што непасрэдна ўплывае на будучае склейванне смалы.
Рэшткі фасфатаў зніжаюць трываласць паўторна выкарыстанай пясчанай сумесі, а таксама могуць павялічыць тэндэнцыю да пашырэння формы і рызыку ўключэння пяску.
Калі ліцейны цэх залежыць ад паўторнага выкарыстання і рэкультывацыі, ацвярджальнік, які пакідае ўстойлівыя мінеральныя рэшткі, звычайна з'яўляецца дрэнным доўгатэрміновым выбарам.
11. Чаму лепш выкарыстоўваць арганічныя кіслоты з нізкім утрыманнем свабодных кіслот і высокай агульнай кіслотнасцю для кіслотна-загартаванага пяску з фенольнай смалы?
Фенольныя смалы з кіслотным отверждением часта ўтрымліваюць адносна высокае ўтрыманне вільгаці.
Падчас зацвярдзення, сама смала выпрацоўвае ваду праз кандэнсацыю, і дадатковая вада можа ўжо прысутнічаць у сістэме. Гэтая вада разбаўляе кіслотны ацвярджальнік і запавольвае рэакцыю.
Калі ўтрыманне свабоднай кіслаты занадта высокае, отвержденія можна паскорыць, але трываласць пяску можа занадта знізіцца.
Вось чаму, ідэальны ацвярджальнік - гэта той, які забяспечвае дастатковую агульную кіслотнасць для эфектыўнага вядзення рэакцыі, утрымліваючы свабодную кіслату на ўмераным узроўні, каб трываласць не прыносілася празмерна ў ахвяру.
Таму арганічныя кіслоты з высокай агульнай кіслотнасцю і адносна нізкім утрыманнем свабоднай кіслаты часта лепш збалансаваны для гэтага тыпу сістэмы смол.
12. Чаму дазоўку ацвярджальніка для кіслотна-зацвярдзелага пяску з фенольнай смалы трэба выражаць у працэнтах смалы?
Правільная дазоўка моцна залежыць ад колькасці смалы ў сістэме, таму што кіслата павінна ўздзейнічаць на смаляную масу, утрыманне вады і хімічная нагрузка якой змяняюцца з даданнем смалы.
Сістэмы фенольных смол менш адчувальныя да кіслаты, чым некаторыя фуранавыя сістэмы, таму значнае лячэнне можа адбыцца толькі тады, калі канцэнтрацыя кіслаты дасягне дастаткова высокага ўзроўню.
Таму што сама смала змяшчае вільгаць і можа вылучаць больш вады падчас отвержденія, павелічэнне колькасці смалы павялічвае эфект развядзення на ацвярджальнік.
Каб падтрымліваць аднолькавую хуткасць отвержденія, таму доза ацвярджальніка павінна павялічвацца разам з дазоўкай смалы.
Выраз ацвярджальніка ў працэнтах ад смалы дае больш рэалістычную і кантраляваную аснову рэцэптуры.
13. Чаму толькі што зачышчаныя або толькі што адрамантаваныя стрыжні не павінны наносіць пакрыццё адразу?
Калі стрыжань толькі што быў зачышчаны або адрамантаваны, рэакцыя зацвярдзення смалы ўсё яшчэ знаходзіцца на ранняй стадыі.
Калі пакрыццё на воднай аснове наносіцца адразу, вада або растваральнік могуць перашкодзіць працэсу цвярдзення, асабліва ў сістэмах, адчувальных да вільгаці.
У сістэмах фенол-урэтанавых смол, Непрореагировавшие кампаненты изоцианата таксама могуць уступаць у рэакцыю з вадой, якія могуць пашкодзіць прызначаны хімічны сродак для отвержденія.
Калі выкарыстоўваецца спіртазмяшчальнае пакрыццё, узгаранне падчас сушкі можа прывесці да перагрэву або перагарання паверхні смалы, якая яшчэ рэагуе.
У абодвух выпадках, заўчаснае нанясенне пакрыцця можа аслабіць стабільнасць паверхні і знізіць надзейнасць формы або стрыжня.
Часта неабходны кароткі перыяд чакання, каб паверхня магла стабілізавацца перад нанясеннем пакрыцця.
14. Чаму рэкультывацыя старога пяску з сістэм шчолачных фенольных смол складаная?
Сістэмы шчолачных фенольных смол часта маюць высокую асноўнасць, і смала можа ўтрымліваць значную колькасць шчолачы, такія як гідраксід калію.
Падчас залівання, гэтая шчолач можа ўступаць у рэакцыю з крэмневым пяском з адукацыяй легкоплавких сілікатаў.
Гэтыя сілікаты могуць моцна злівацца з паверхняй пясчынак, што робіць іх цяжка выдаліць падчас рэкультывацыі.
У выніку, якасць паўторнага пяску падае, павялічваецца нагрузка на ачыстку, і адноўлены матэрыял становіцца цяжэй вярнуць у стабільны стан.
Вось чаму шчолачныя фенольныя сістэмы могуць быць больш складанымі ў доўгатэрміновым аднаўленні пяску, чым многія іншыя сістэмы смол.
15. Якія фактары варта ўлічваць пры выбары тыпу смалы для адліўкі?
Выбар смалы ніколі не павінен рабіцца толькі па звычцы. У яго аснове павінен быць ліцейны сплаў, памер і таўшчыня сценкі адліўкі, тэмпература залівання, і рызыка дэфектаў, звязаных з канструкцыяй.
Першы, матэрыял для адліўкі мае значэнне.
Калі адліўка складаецца са сталі або высокалегаванага жалеза і сітаватасці азоту - гэта праблема, смала з нізкім утрыманнем азоту або без азоту звычайна больш бяспечная.
Калі адліўка - шэры чыгун або пластычны чыгун, дзе сітаватасць азоту выклікае меншую заклапочанасць, смалы з сярэднім утрыманнем азоту могуць быць прымальнымі.
Для медных і алюмініевых адлівак, дзе азот не лёгка паглынаецца расплаўленым металам, смалы з высокім утрыманнем азоту могуць быць практычным выбарам.
Па-другое, памер і таўшчыня маюць значэнне.
Цяжкая, таўстасценныя адліўкі і высокія тэмпературы залівання патрабуюць сістэм смалы з больш моцнымі характарыстыкамі пры высокіх тэмпературах.
У такіх выпадках, смала з больш высокім утрыманнем фурфурылавага спірту і меншым утрыманнем мачавіны і фармальдэгіду часта з'яўляецца пераважнай, каб ядро або форма маглі захоўваць дастатковую трываласць пры награванні.
Для меншага, танкасценныя адліўкі з больш нізкімі тэмпературамі залівання, можа быць дастаткова таннейшай смалы з больш высокім утрыманнем мачавіны.
Трэці, мае значэнне структурная тэндэнцыя адліўкі.
Калі адліўка схільная да адукацыі гарачых расколін, звязальнае рэчыва з больш нізкай трываласцю ў гарачым стане на самай справе можа быць непажаданым; смала павінна падтрымліваць метал, пакуль застыванне не стане стабільным.
Калі адліўка схільная да адукацыі халодных расколін, звязальнае павінна добра разбурыцца пасля залівання, каб адліўка магла свабодна сціскацца без празмернага абмежавання.
Карацей кажучы, выбар смалы - гэта праблема супастаўлення. Правільная смала - гэта тая, якая ўраўнаважвае газаўтварэнне, гарачая сіла, паводзіны калапсу, хуткасць отвержденія, меліярацыйныя паказчыкі, і рызыка дэфектаў для канкрэтнага ліцця.
Conclusion
Ліццё ў пясок - гэта працэс, у якім хімія і металургія цесна звязаны.
Адна і тая ж ліцейная цэх можа дасягнуць вельмі розных вынікаў, проста змяніўшы ацвярджальнік, сямейства смаляных, метад меліярацыі, або час нанясення пакрыцця.
Вось чаму практычныя веды так важныя ў гэтай галіне.
Добры працэс смалянага пяску не толькі хуткі і моцны. Ён таксама стабільны, прадказальны, і сумяшчальны з ліцейным сплавам, геаметрыя, і вытворчы цыкл.
Калі сістэма смалы выбрана і кантралюецца правільна, ліццё з пяску становіцца адным з найбольш эфектыўных спосабаў атрымання дакладных і складаных металічных адлівак.
