Як вогнетривкої основи формувальних сумішей застосовують кварцовий пісок, пилоподібний кварц, плавлений кварц, електрокорунд, циркон, дистен-силіманіт, шамот, магнезит, графіт. Сполучними матеріалами служать етилсилікат, рідке скло, гіпс.
Приготування вогнетривкої суспензії і гіпсової маси.
Вогнетривкі суспензії (етилсилікати і жидкостекольной), як правило, готують в спеціальних установках.
Приготування етілсілікатной суспензії. Для приготування етілсілікатной суспензії рекомендується використовувати установки. У яких частота обертання крильчатки становить до 2500 хв-1. На практиці суспензію іноді готують вручну, якщо до якості поверхні виливки не пред'являється високих вимог.
Етілсілікатную суспензію готують двома способами - роздільним і поєднаним.
При роздільному способі попередньо готують гідролізрованний етилсилікат, потім в нього вводять вогнетривку складову при постійному перемішуванні. Суспензію витримують протягом півгодини до повного видалення з неї пухирців замішаного повітря.
При використанні суміщеного методу в етилсилікат спочатку вводять, безперервно перемішуючи, розчинник (гідролізний спирт, ацетон або ізопропіловий спирт). Потім всипають частина (0,7-0,8 від загальної кількості) вогнетривкого матеріалу і перемішують протягом 10-15 хв. Далі вливають воду, підкислену соляної або азотної кислотою, продовжуючи перемішувати протягом 30-40 хв. Нарешті, додають решту вогнетривкого матеріалу і спеціальні добавки (гліцерин, борну кислоту та ін.), Перемішують ще протягом 10-15 хв.
Приготування жидкостекольной суспензії. Для приготування жидкостекольной суспензії в рідке скло додають спочатку вогнетривку глину (глинозем або шамот, а потім пилоподібний кварц. Вогнетривкі складові вводять при безперервному перемішуванні протягом години. Для поліпшення технологічних властивостей в суспензію іноді додають 4% веретенного масла. Готову суспензію витримують протягом 5 -8 хв до видалення бульбашок повітря.
Приготування гіпсової маси. Рідку гіпсову масу для форм, в які заливають алюмінієві і магнієві сплави готують зазвичай в змішувачах пропелерного типу. У воду попередньо вводять сповільнювач схоплювання (0,15-0,30% від маси сухої суміші).
Якщо форма призначена для лиття магнієвих сплавів, додають також 1% борної кислоти для запобігання загоряння магнію при заливці. Кислота, крім того, уповільнює схоплювання гіпсу.
Склади деяких вогнетривких покриттів наведені в таблиці 3
Нанесення вогнетривкого покриття на модель
Перед нанесенням вогнетривкого покриття модель знежирюють 1,5% -ним водним розчином нейтрального мила, соди або олеїнової кислоти і т.п.
Вогнетривке покриття наносять на модель шляхом одноразового занурення в суспензію, або дво-, або триразового з інтервалами 10-25 с для сушки чергового шару на повітрі. Модельний блок після останнього занурення в суспензію обсипають зернистим вогнетривким матеріалом. Якщо передбачено витоплювання моделі в гарячій воді, жидкостекольной покриття закріплюють 18% -ним водним розчином хлористого амонію, підкисленого 0,3% соляної кислоти. Для закріплення покриття модель після нанесення чергового шару занурюють в бачок з закріплювачем на 40-90 с.
При виготовленні комбінованих форм для отримання виливків з кольорових сплавів модель занурюють в підготовлену швидкотвердіючу гіпсову масу і витримують в ній до затвердіння маси.
Сушка вогнетривкого покриття
Для формування керамічної оболонки вогнетривке покриття піддають повітряної, повітряно-аміачної і вакуумно-аміачної сушінні.
Як показує практика, вогнетривке покриття на основі етилсилікату можна висушити на повітрі за 4-10 ч. Тривалість сушіння залежить від числа нанесених шарів, від розмірів і складності моделі. Тривалість повітряно-аміачної сушки складає 1,0-3,5 ч, вакуумно-аміачної сушінні - 15-30 хв.
Для сушіння моделей в аміачних шафах беруть 1,5-2,0 л аміачної води щільністю 0,89-0,95 г / см 3 на 1 м 3 об'єму сушильного шафи. Температура в шафі становить 18-25 o С.
Комбіновані покриття, що включають два або три зміцнюючих жідкостекольних шару, сушать на повітрі протягом 5-6 ч. Причому температура сушки складає 22-28 o С для етілсілікатного шару і 22-31 o С для жидкостекольной.
Прискорену сушку комбінованих форм, засновану на взаємній закріпленні чергуються етілсілікатного і жидкостекольной шарів, виробляють потоці повітря зі швидкістю 4-5 м / с при температурі 25-28 o С протягом 1,5-2.
Видалення модельного складу з керамічних оболонок
Модельний склад з керамічних оболонок може віддалятися декількома способами, а саме: виплавленням (легкоплавкі модельні склади), розчиненням (склади на основі карбаміду і пінополістиролу) або випалюванням (блочний полістирол і пінополістирол).
Виплавлення. Легкоплавкие моделі виплавляють в гарячій воді, в розплавленому модельному складі тієї ж марки, гарячим повітрям в камерних електричних печах, в паровій камері, в автоклаві.
Видалення моделей в гарячій воді зазвичай виробляють в спеціальних ємностях при температурі 96-98 o С. Повернення модельного складу при цьому становить 90-95%. Керамічні оболонки після видалення моделей підсушують на повітрі не менше 3 ч або в сушильній шафі при 110-150 o С протягом 1-2 ч.
Видалення моделей в розплавленому і перегрітому (на 30-40 o С) модельному складі тієї ж марки забезпечує деякий зміцнення оболонок, але при цьому збільшується витрата модельного складу (повернення становить менше 70%).
Виплавлення модельного складу гарячим повітрям виробляють в спеціальних установках при температурі 120-200 o С протягом 10-20 хв. Повернення модельного складу при цьому дорівнює 80-90%.
При використанні камерних сушив видалення моделей триває 6-8 годин при температурі 110-120 o С.
Розчинення. Моделі з пінополістиролу розчиняють в толуолоацетоновом розчиннику (1: 1) від 15 хв до декількох годин, в залежності від щільності матеріалу.
Випалювання. Моделі з блочного полістиролу випалюють зазвичай в печах, прожарюючи при температурі 950-980 o С.
Моделі з гіпсових форм виплавляють зазвичай в паровій камері під тиском 0,025 МПа протягом 3-4 ч. Повернення модельної маси составляет90%.
прожарювання форми
Після видалення модельного складу керамічну оболонку готують до заливання металу. Можливі кілька варіантів. Якщо оболонка досить міцна, її прожарюють і ставлять під заливку. Якщо міцність оболонки недостатньо висока, щоб виключити дозвіл при заливці, її заформовують в опоки з жаростійкої стали і засипають сухим наповнювачем: кварцовим піском, відходами керамічних покриттів, шамотом, магнезитом і ін. Іноді використовують рідкий наповнювач з цементом, іноді обмежуються застосуванням "пробки" на сухому наповнювачі.
Щоб видалити залишки модельного складу і завершити формування кераміки, опоки з поміщеними в них оболонками прокаливают в електричних чи газових камерних печах. Бажано оболонки на основі кварцу, електрокорунду, циркону, шамоту прожарювати при температурі 1200-1300 o С протягом 10-30 хв. Якщо температуру знизити до 900 o С, тривалість прожарювання збільшується на кілька годин.
Гіпсові форми для лиття алюмінієвих сплавів рекомендується прожарювати при температурі до 600 o С протягом 3-12 год, для лиття мідних сплавів - при температурі до 700 o С протягом 5-20 год, для лиття магнієвих сплавів - при температурі до 500 ° С протягом 12-15 год.