Technologické vlastnosti formovacích a jádrových směsí

Formovací a jádrové směsi používané pro výrobu kvalitních výrobků, respektive odlitků, musí vykazovat určité vlastnosti. Tyto technologické vlastnosti se dají rozdělit do třech základních skupin:

1) vlastnosti směsí za syrova - tyto vlastnosti ovlivňují celkový postup výroby forem;

2) vlastnosti směsí po vysušení nebo chemickém zpevnění (vytvrzení);

3) vlastnosti směsí během působení vysokých teplot taveniny - ty nejvíce ovlivňují konečné vlastnosti odlitku.

2.4.1 Vlastnosti směsí za syrova

Vaznost - neboli pevnost za syrova - je schopnost ještě nevysušené spěchované formovací směsi odolávat namáhání vnějšími silami. Mírou vaznosti je pevnost v tlaku nebo pevnost ve střihu. Zkušebním tělískem pro obě zkoušky je váleček o ∅ 50 x 50±1 mm. Tyto válečky se vyrábějí ze zhutněného písku třemi údery tzv. beranidla (beranidlo - speciální zařízení pro hutnění vzorků, užívané pro tyto zkoušky). Pro výrobu válečků je již zhotovena forma kruhového průřezu. Směs před nasypáním formy se musí vážit a následně vsypávat ve stejném množství, aby docházelo k výrobě správných rozměrů zkušebního tělíska. Není-li vaznost formovací směsi v pořádku, vyrobí se odlitky, které mají vady tvaru a rozměru.

Prodyšnost - technologická vlastnost, která povoluje spěchované formovací směsi propouštět plyny a páry. Tato zkouška se opět provádí na stejných zkušebních tělískách jako zkouška vaznosti, a to na stejně vyrobeném zkušebním válečku o rozměrech ∅ 50 x 50 mm. Pro zkoušení se používá speciální přístroj, kterým se stanoví jednotky prodyšnosti SI, to je počet kubických centimetrů vzduchu, který se protlačí objemem 1 cm³ při přetlaku vzduchu 100 Pa za jednu minutu. Je-li prodyšnost malá, vznikají vady na odlitku, jako jsou bubliny, odvařeniny.

Tvrdost - je odolnost při pronikání cizího tělesa do tělesa zkoušeného. Tvrdost se měří podobně jako u kovů, kdy se používají speciální hodinkové tvrdoměry a zkušební těleso vyrobené z formovací směsi. U formovacích směsí existuje souvislost mezi vazností a tvrdostí. Čím směs vykazuje menší hodnotu vaznosti, tím má také menší i tvrdost.

Tekutost - je schopnost formovací směsi pohybovat se do stran při hutnění ve směru kolmém na směr pěchující síly.

Formovatelnost - je schopnost formovací směsi přijmout tvar podle určitého slévárenského modelu a tento tvar si zachovat do odlití taveniny.

Vlhkost - je ukazatelem volné vody ve formovací směsi. Tato volná voda se dá odstranit pouze sušením při teplotě 100 °C. Optimální podíl volné vody ve u bentonitových formovacích směsí, které obsahují malý podíl volné vody (malá

vlhkost).

2.4.2 Vlastnosti směsí po vysušení nebo chemickém zpevnění (vytvrzení)

Pevnost - je schopnost vykazovat odpor vnějším silám a to až po zhutnění a následném vysušení. Míra pevnosti se určuje jako u směsí za syrova.

Zvětšení velikosti pevnosti je možné docílit vysušením směsi. Bentonitové směsi vykazují po vysušení pevnost až desetkrát větší než pevnost za syrova.

U směsí s pryskyřičnými pojivy tato pevnost bývá až stonásobně vyšší, než je pevnost směsí za syrova.

Otěruvzdornost - je odolnost proti oděru, a to zejména odírání vysušených zrn zpevněné formovací směsi. Tato zkouška se provádí pomocí fréz nebo brusných kotoučů vnikajících do vyrobených jader.

Navlhavost - je schopnost formovacích směsí po vysušení do sebe absorbovat vlhkost z okolního prostředí. Velké vlhkosti se předchází tak, že hned po vyrobení a vysušení forem a jader se odlévá. Velká vlhkost způsobuje vady odlitků, které se nazývají odvařeniny, zálupy.

2.4.3 Vlastnosti směsí během působení vysokých teplot taveniny

Pevnost - je technologická vlastnost, kterou musí při odlévání slévárenská forma mít, aby nedocházelo k jejímu zborcení, způsobenému dynamickým a následně metalostatickým tlakem. Současně však musí být forma při tuhnutí

dostatečně poddajná, aby mohlo docházet k plynulému smrštění odlitku a nevznikalo jeho vnitřní pnutí způsobující vznik vnitřních trhlin.

Rozpadavost - je schopnost formy se po odlití a chladnutí odlitku rozpadnout.

Tato vlastnost je především důležitá u jader. Jádra a jejich zbytky se musí

Plynatost - je schopnost formovacích směsí při změně teploty uvolňovat plyny a páry. Po nalití taveniny do slévárenské formy, protože dochází k jejímu prudkému ohřevu a k následnému uvolňování plynů a par. U některých pryskyřic může dokonce dojít až k rozpadu některých složek směsi a tudíž ke zvýšení plynotvornosti. Pryskyřičná pojiva mají oproti jílovým pojivům větší sklon ke tvorbě plynů a par.

Chemická odolnost - v důsledku přítomnosti chemických složek ve formovacích a jádrových směsích mohou vznikat na povrchu vzniklého odlitku nečistoty. Chemická reakce probíhá mezi kyselými a zásaditými oxidy formovacích směsí (SiO2) a zásaditými oxidy taveniny (MnO). Tímto procesem mohou vznikat snadno tavitelné látky, které způsobují připečeniny formovací směsi na povrchu odlitku. Jedná se pak o neodstranitelné vady odlitků.

Žáruvzdornost - je vlastnost formovacích a jádrových směsí odolávat vysokým teplotám. Tyto vysoké teploty se do formy dostávají prostřednictvím stykových ploch mezi roztavenou taveninou a lícem slévárenské formy. Žáruvzdornost je

závislá na chemickém složení směsi, resp. ostřiva formovací směsi, a schopnosti slinování této složky.

Tepelná roztažnost - spěchovaná formovací směs, která se ohřeje v důsledku nalití taveniny kovu do formy, se roztáhne především na líci formy a může dojít k tzv. vyboulení líce formy. Tím by vznikaly neshodné odlitky. Změnou rozměrů formy trpí především formy s křemenným ostřivem na bázi SiO2. Křemen prodělává při teplotě 573 °C přeměnu β - α, kdy se zvětšuje jeho objem až o 1,3%. Křemen prochází také cristobalitickou expanzí, která probíhá při teplotě 1025 °C. Při této přeměně se zvětšuje objem až o 17%. Eliminace těchto přeměn je částečně možná pozvolným ohřevem. Při tepelné roztažnosti mohou vznikat vady, které se nazývají zálupy.