Общие положения

В V-процессе отливки могут производиться без литейных дефектов, таких как пенетрация, размывание, налипание песка и проникновение в форму, т.е. с качественной поверхностью и точными размерами. Если Ваша отливка обнаруживает один из перечисленных выше литейных дефектов, на обратную сторону пленки необходимо нанести краску, когда пленка уже лежит на модели.

Грубая поверхность возникает время от времени даже в V-процессе, вызвано это разницей давлений в песчаной смеси и в полости формы. Чтобы предотвратить образование грубой поверхности, нужно применять более мелкий песок, нежели в обычных формовочных процессах. Однако одно это условие не предотвращает образование грубой поверхности полностью, особенно когда речь идет о литье чугуна с шаровидным графитом, поэтому возникает необходимость применения краски.

Краска, нанесенная на пластиковую пленку, стабилизирует верхний слой песка и предотвращает вымывание. Высокая жаропрочность краски предотвращает налипание песка.

Краска имеет более низкую газопроводимость, чем песок и заменяет собой пластиковую пленку, которая сгорает во время заливки, таким образом, она повторяет контуры формы и предотвращает ее поломку. Это было доказано в результате следующего испытания.

Как показано на рис. 8.1, давление в полости формы во время заливки без применения краски негативное, так как пленка при соприкосновении с жидким металлом расплавляется, и воздух может быть свободно откачан из полости формы через свободный от пленки песок. Когда краска нанесена, давление в полости формы в начале процесса заливки сразу же начинает расти.

Это объясняется тем фактом, что нанесенная краска имеет более низкую пропускную способность газа, чем песок, поэтому воздуху, который начинает пребывать в форме из-за высокой температуры, и газам, образующимся при сгорании, трудно выйти из полости через стенку формы.

При сопоставлении обеих позиций можно утверждать, что отрицательное давление в полости формы уменьшится, если нанести краску. Поэтому применение краски очень действенно для получения твердости формы при достаточной разнице в давлении во время заливки. За изменением давления в полости формы и в песке можно проследить, воспользовавшись теми данными, которые приведены на следующей странице для формовки с и без применения краски.

Для эксперимента соблюдались следующие предпосылки: кварцевый песок (№ AFS 103), вакуум 400 мм рт.ст., толщина пленки 50 мм, температура заливки 1.230 — 1.360 °С для чугуна. 

 Поверхность отливки

Воздействие краски на поверхность отливки отображено на рис. 8.2. Были проведены эксперименты над формами для V-процесса с и без краски.

Температура металла, заливаемого в форму, составляла 1.340-1.360 °С. Химический состав металла был следующим:

3,20-3,35% углерода, 1,65-1,80% кремния, 0,60-0,70% марганца, ок.0,06% фосфора и 0,08% серы.

Замеры производились на поверхности верхней полуформы. Давление вакуума составляло 400 мм рт.ст.. Показатели шероховатости поверхности отливок, произведенных методом песчано-глинистой формовки, были взяты для сравнения.

Как видно при использовании кварцевого песка AFS 85 в V- процессе, неровность поверхности  составила 0,018-0,035 мм при нанесённой краске
Обычно при литье чугуна возможно получение качественной поверхности если применять песок фракции AFS 120

Качество формовочной краски

1. Краска не должна растворять плёнку

2. Она должна хорошо держаться на плёнке
3. краска должна наносится на плёнку напылением
4. После напыления, она должна хорошо просохнуть
5. Краску необходимо наносить тонким слоем
6. она не должна трескаться и лопаться
7. Краска должна иметь высокую жаропрочность
8. Она должна содержать минимум влаги и не иметь тенденции к реакции с жидким металлом и его оксидами
9. Краска должна легко удалятся растворителями
10. Растворители не должны быть ядовиты и тем самым опасны для здоровья

    Материалы

В месте соприкосновения металла с песком, возникает баланс давлений ввиду статического давления жидкого металла и поверхностного напряжения под воздействием жидкого металла и материала формы

Проникновение жидкого металла в песок происходит тогда, когда этот баланс нарушается, в статическом давлении жидкого металла повышается, так как низкая температура плавления в сочетании с низкой жаропрочностью формовочного материала являются здесь решающими факторами воздействия

В форме, находящейся под вакуумом, в дополнение к статическом) давлению жидкого металла действует сила всасывания, которая нагнетается у верхней поверхности полости формы. Эта сила всасывания часто приводит к пенетрации. Чтобы ее предотвратить, необходимо изготавливать формы более высокой плотности из тонкого песка, однако в любом случае рекомендуется использовать краску, которая выдержит температу ру жидкого металла.

Краска, которая легко разрушается под воздействием жидкого металла, или краска, которая вследствие низкой температуры плавления во время процесса заливки проникает в песок, не подходят для использования, так как они поддерживают воздействие силы всасывания и тем самым вызывают пенетрацию.

Как известно, кварцевый песок меняет свою структуру под воздействием высокой температуры: от а-кварца к Р-кварцу. Слой краски имеет тенденцию к разрушению в том случае, если краска спекается или дает усадку. Чтобы предотвратить эти процессы, составные части краски и материала формы должны иметь сходные реакции на воздействие высоких температур.

В процессе формовки в V-процессе расплавленная синтетическая смола из пленки проникает в слой краски и предотвращает, таким образом, повреждение пленки. Может также применяться обычная краска, если она сделана на основе спиртового растворителя пли спирта, чтобы ускорить процесс высыхания и улучшить устойчивость слоя краски на поверхности пленки.

Формовочная краска обычно состоит из следующих четырех основных составных частей:

Жаростойкие наполнители, связующие, основа и фиксирующий элемент

 

I. Жароупорные наполнители

Графит по сравнению с кварцевой мукой имеет более высокую жаростойкость и схватываемость, что дает ему преимущество более равномерного распределения и устойчивости. Кварцевая мука имеет более низкую жаростойкость, однако она дешевле и применяется для литья алюминия (TALC).

Цирконовая мука имеет более высокую жаростойкость, но ее удельный вес выше, чем вес других наполнителей, поэтому равномерное ее распределение в структуре краски проблематично.

Фенольная смола затвердевает под воздействием высоких температур. Если при комнатной температуре необходимо придать краске особую эластичность, чтобы предотвратить ее расслаивание, можно добавить в краску винилацетат.

Применение	Вид наполнителя	Размер зерна смеси, мкм
Чугун	Г рафит, кварц, тальк (отдельно или в комбинации)	10 —50
Углеродистая сталь	Циркон	меньше 10
Марганцовистая сталь	Оливин	меньше 10
Легкий металл	Кварц, тальк	10—50

 Рис.8.4. Примеры наполнителей краски

2. Связующие

В качестве связующего часто используют фенольную смолу. Объем меняется вместе со специфическим весом наполнителя, но обычно составляет 5/9 % от веса наполнителя. Винилацетат и этилсиликат применяются реже.

3. Основа

Для V-процесса применяются спиртовые основы. Метиловый спирт — самое эффективное средство. Если в качестве основы применяется изопропиловый спирт, который медленнее сохнет, может понадобиться установка для сушки краски.

Из всех основ для краски вода имеет более высокое поверхностное напряжение, чем спирт, а отсюда — возникают сложности с равномерным нанесением краски на поверхность пленки. Поэтому лучше применять основу для краски, которая имеет низкое поверхностное напряжение и хорошо пропитывает пленку.

 В выборе новой краски необходимо проявлять осторожность, так как некоторые из широко распространенных красок разъедают пленку.

Спирт	Кетон	Ацетат сложного эфира
Метиловый Изопропиловый	Ацетон Метил Этил Кетон	Ацетат метила Ацетат этила

 Рис.8.5. Основы для краски, которые не разъедают пленку EVA

Основы из гидрокарбона	Галогенный углерод
Гексан норм.	Хлорид метилена
Толуол	Трихлорэтилен
Нефть	Трихлорэтан

 Рис.8.6. Основы для краски, которые разъедают пленку EVA

 Пример приемлемого состава краски для литья стали:

70% цирконовой муки 5% бентонита 4% новолановой смолы 21% изопропилового спирта

Плотность смеси — 70 по шкале Боме

Постоянно производится разработка других красок для V-процесса, так что уже к моменту публикации этой книги могут появиться новые, улучшенные виды формовочных красок.

Различные основы для краски

В производстве обычной краски используются такие основы, как смола, сульфокислота и окись натрия для регулирования вязкости и для расширения возможностей применения.

Для производства красок в V-процессе лучше не использовать эти средства, так как это увеличит время высыхания краски и замедлит производственный процесс.

Примеры:     Краски, которые обычно применяются, перечислены на рисунке 8.7.

Примечание:    В качестве связующего к наполнителю добавляют фенольную смолу (5-9% веса).

ТИП	Пропорция (1)	Основа (1)	Применение
A	Графит, Циркон 3	Метанол 3,3	Чугун
B	Кварц 1	Метанол 1	Чугун Алюминий
C	Графит 1 Кварц 2	Метанол 3	Чугун
D	Тальк 1	Метанол 1	Чугун Алюминий
Е	Цирком 1	Метанол 0,7	Стсль Особый чугун
F	Оливин 1	Метанол 0,7	Марганцовистая сталь

 Рис.8.7. Список формовочных красок

 

Рис.8.8. Дисперсность жаростойких наполнителей Применение

Краска может быть нанесена в тот момент, когда пленка уже помещена на модель, как это покачано на следующем рисунке, и она должна достаточно высохнуть.

Краска создает стабилизирующий слой между песком и пластиковой пленкой.

Рнс.8,9. Применение формовочной краски