Вогнетривкі матеріали. Для виготовлення оболонкової форми використовують вогнетривкі матеріали - мелкодисперсную основу суспензії, обсипання і опорний матеріал.
Загальні вимоги до вогнетривким матеріалами для оболонкових форм наступні: висока вогнетривкість (як правило, не нижче 1500 0 С); низький коефіцієнт термічного розширення (КТР); відсутність поліморфних перетворень ін і нагріванні і охолодженні; хімічна стійкість при нагріванні.
Не всі вогнетриви задовольняють цим вимогам. Наприклад, найбільш дешевий і недефіцитних матеріал-кварц кристалічний, володіючи досить високою вогнетривкістю, при нагріванні зазнає ряд поліморфних перетворень, що супроводжуються об'ємними змінами. Це є причиною утворення в оболонках тріщин і, як наслідок цього, шлюбу виливків.
Вогнетривкі матеріали розрізняються за розмірами зерен. Зазвичай в суспензію вводять дрібнозернисті вогнетриви з розміром фракції 005, 0063. Для обсипання застосовують зернисті вогнетриви фракцій 02 ... 0315 для першого і другого шарів покриття, 063 для наступних шарів. В якості опорного матеріалу застосовую вогнетриви більших фракцій, крихту розміром зерен 1 ... 3 мм. Матеріали, використовувані для виготовлення оболонкових форм, і їх властивості приведені в табл. 1.2.
Кварц SiO2 - мінерал з кристалічною структурою, щільністю 2650 кг / м 3. Температура плавлення +1713 0 С. Для виготовлення оболонкових форм застосовують пилоподібний кварц природний і штучний, кварцові піски 1к1 або 1К2 (ГОСТ 29234.3-91), що містять не менше 98% SiO2 . При нагріванні в кварц відбуваються поліморфні перетворення: 573 0 С (bкв «aкв); 1470 0 С (a -трідіміт «a -крістобалліт). Середній КТР в інтервалі температур 20 0 ... 1200 0 С становить (10 ... 12) * 10 -6 1/0 С. При нагріванні до 573 0 С кварц розширювати так, що його лінійні розміри збільшуються на 1,4%.
В інтервалі температур 1470 ... 1600 0 С відбувається інтенсивне розширення кварцу на
2,8%. Високий і нерівно-мірний КТР кварцу служить причиною низької термічної стій-кості оболонкових форм, в яких цей мінерал використаний і в суспензії і як обсипочний матеріал.
Пилоподібний кварц - вогнетривка основа суспензії. Використовують його у вигляді природного матеріалу (маршалліта) і штучного. Маршалл містить 96 ... 98% SiO2. Цей полі-фракційний матеріал, який має нестабільний хімічний со-ставши, містить органічні домішки. Штучний пилевід-ний кварц отримують подрібненням кварцового піску в струменевих пневматичних млинах. Після подрібнення пилоподібний кварц марки ПК-2 містить до 0,4% Fе. яке в суспензії необхідно нейтралізувати введенням добавок. Н2S04 при гідролізі етилсилікату для попереджень огеліванія розчину. Однак оско-молочного форма частинок штучного пилоподібного кварцу струменів-ного подрібнення не сприяє досягненню високої міцності оболонки.
Кварцовий пеcок, застосовуваний для обсипання шару сус-Пенза, повинен містити мінімальну кількість домішок. Для перших (одного, двох) шарів оболонки можна застосовувати пісок марок 1к1 О1 016 і 1к1 О1 02, а для наступних шарів - більш грубозернисті 1к1 О3 03, 2К2 О3 03 (ГОСТ 29234.3-91). При цьому оболонка виходить більш міцною і термо-стійкою.
Шкідливими домішками в кварцових пісках є окис-ли заліза, лужних і лужно-земельних металів, знижую-щие вогнетривкість кварцу.
Плавлений кварц не відчуває поліморфних пре-обертань і має КТР майже в 20 разів менше, ніж у кристалах-чеського кварцу, т. Е. 0,5 * 10 -6 1 / К. Плавлений кварц доріг і де-фіцітен, його виробництво пов'язане зі значними енерго-витратами. Однак використання його для оболонкових форм перспективно і постійно розширюється, тому що дозволяє підви-сить надійність процесу, отримати істинно оболонкові форми, точні виливки.
Високоглиноземний шамот ЗАl2 О3 SiO2 - хімічно і термічно стійкий матеріал, який не має полі-морфних перетворень. Отримують цей матеріал випалюванням вогнетривкої глини і подальшим дробленням і рассевом на фракції. Як пилоподібної фракції використовують тонкоподрібнений шамот, а для обсипання зазвичай двох фракцій - 0315 і 063. Застосування шамоту дозволяє знизити брак, підвищити точність розмірів виливків.
Циркон ZrSiO4 використовують в якості вогнетривкої основи суспензії і як обсипочний матеріал. Дисоціює він при температурі 1800 0 С на повітрі, при 1540 0 С в вакуумі. Цей дорогий і дефіцитний матеріал має обмежене застосування.
Окис магнію Мg0 доцільно використовувати при виробництві виливків з високомарганцовістой сталей.
Окис кальцію СаО має високу хімічну стій-кістю до розплавів титану, платини, урану. Оксиди магнію і кальцію на повітрі гидратируются і карбонизируют, тому форми, стрижні зберігають при підвищених температурах або в герметичній упаковці.