Механика сплошной среды

ВВЕДЕНИЕ

Формовочные материалы должны обладать главным образом
огнеупорностью, газопроницаемостью и пластичностью.
Огнеупорностью формовочного материала называется способность его не
сплавляться и спекаться при соприкосновении с расплавленным металлом.
Наиболее доступным и дешевым формовочным материалом является
кварцевый песок (SiO2), достаточно огнеупорной для отливки самых
тугоплавких металлов и сплавов. Из примесей, сопровождающих SiO2,
особенно нежелательны щелочи, которые, действуя на SiO2, как флюсы,
образуют с ним легкоплавкие соединения (силикаты), пригорающие к отливке и
затрудняющие ее очистку. При плавке чугуна и бронзы вредные примеси
вредные примеси в кварцевом песке не должны превышать 5-7%, а для стали –
1,5-2%.
Газопроницаемостью формовочного материала называется его
способность пропускать газы. При плохой газопроницаемости формовочной
земли в отливке могут образовываться газовые раковины (обычно сферической
формы) и вызывать брак отливки. Раковины обнаруживаются во время
последующей механической обработки отливки при снятии верхнего слоя
металла. Газопроницаемость формовочной земли зависит от ее пористости
между отдельными зернами песка, от формы и величины этих зерен, от их
однородности и от количества в ней глины и влаги.
Песок с округлыми зернами обладает большей газопроницаемостью,
нежели песок с округлыми зернами. Мелкие зерна, располагаясь между
крупными, также уменьшают газопроницаемости смеси, снижая пористость и
создавая мелкие извилистые каналы, затрудняющие выход газов. Глина, имея
чрезвычайно мелкие зерна, закупоривает поры. Излишек воды также
закупоривает поры и, кроме того, испаряясь при соприкосновении с залитым в
форму горячим металлом, увеличивает количество газов, которые должны
пройти через стенки формы.
Прочность формовочной смеси заключается в способности сохранять
приданную ей форму, сопротивляясь действию внешних усилий (сотрясения,
удар струи жидкого металла, статическое давление залитого в форму металла,
давление газов, выделяющихся из формы, и металла при заливке, давление от
усадки металла и т.д.).
Прочность формовочной смеси возрастает при повышении содержания
влаги до определенного предела. При дальнейшем повышении количества
влаги прочность падает. При наличии в формовочном песке примеси глины
("жидкий песок") прочность повышается. Жирный песок требует большого
содержания влаги, чем песок с малым содержанием глины ("тощий песок").
Чем мельче зерно песка и чем угловатее его форма, там больше прочность
формовочной смеси. Тонкая связующая прослойка между отдельными зернами
песка достигается тщательным и продолжительным перемешиванием песка с
глиной.
Пластичность формовочной смеси называется способность легко
воспринимать и точно сохранять форму модели. Пластичность особенно
необходима при изготовлении художественных и сложных отливок для
воспроизведения мельчайших подробностей модели и сохранения отпечатков
их во время заливки формы металлом. Чем мельче зерна песка и чем
равномернее они окружены прослойкой глины, тем лучше они заполняют
мельчайшие детали поверхности модели и сохраняют форму. При излишней
влажности связующая глина разжижается и пластичность резко снижается.