Формы и стержни изготавливаются из специальных смесей, называемых по характеру их применения формовочными и стержневыми. В их состав входят кварцевые пески как основной материал, а также глина и специальные добавки (углеродосодержащие — для формовочных смесей и связующие — для стержней и др.). Каждая из этих составляющих играет свою роль. Так, например, песок повышает газопроницаемость в формовочных смесях, глина обеспечивает связь между частицами песка (повышает прочность) и увеличивает термохимическую устойчивость, специальные добавки повышают противопригарность или предотвращают прилипаемость смесей. В качестве противопригарных добавок применяют молотый каменный уголь, мазут, битум. Действие этих добавок можно показать на примере угольного порошка, который при соприкосновении с расплавленным металлом подвергается сухой перегонке, а образующиеся при этом газы предохраняют материал формы от перегрева и оплавления.

В литейных цехах около 90% отливок из железоуглеродистых сплавов изготавливаются в песчано-глинистых формах. Поэтому качество формовочных материалов имеет важное значение для литейного производства.

Все материалы, служащие для изготовления разовых форм, делятся на основные и вспомогательные. Основными формовочными материалами являются пески и глины, вспомогательными — добавки: связующие, противопригарные, для уменьшения прилипаемости и пригорае- мости.

Получаемые на основе исходных материалов формовочные смеси подразделяются:

а) по роду металла — для чугунного, стального и цветного литья;

б) по состоянию формовочного материала в форме — для сырых и сухих форм;

в) по назначению — на облицовочные, наполнительные и «единые».

Облицовочная смесь служит для образования лицевого слоя формы, непосредственно соприкасающегося с металлом (толщина слоя 20—30 мм). Она составляется из материалов лучшего качества и приготовляется более тщательно. Облицовочные смеси, состоящие из чистого кварцевого песка и огнеупорной глины, называются синтетическими. В состав облицовочных смесей кроме свежей глины и песка добавляется «горелая» смесь (т. е. формовочная смесь, выбитая из опок после получения отливки).

Наполнительная смесь служит для заполнения всего остального объема формы и делается из менее качественной смеси. В состав наполнительной смеси входит главным образом «горелая» смесь и небольшое количество свежих кварцевых или глинистых песков.

Облицовочные и наполнительные смеси применяются в цехах единичного и мелкосерийного производства. При массовом производстве для изготовления литейной формы применяются единые формовочные смеси.

В зависимости от назначения формовочные материалы делятся на три группы:

•  Исходные формовочные и стержневые материалы (пески, глины и специальные добавки).

•  Формовочные и стержневые смеси.

•  Вспомогательные составы (формовочные краски, стержневые клеи, пасты для натирки, замазки и др.).

Главной составной частью формовочных смесей является формовочный песок, состоящий в основном из зерен кварца и примесей глины. В состав формовочного песка может входить также небольшое количество различных окислов. Зерна формовочного песка должны быть равномерны по величине. Показатель зернистости — зерновой состав — определяется просеиванием песка через набор сит на специальном приборе. Остатки песка на ситах, отнесенные к исходному весу пробы, характеризуют зерновой состав в процентах. При отнесении песков к тому или иному классу важнейшим показателем кроме степени однородности зернового состава является содержание глинистой составляющей. К глинистой составляющей относятся частицы размером менее 0,022 мм.

Формовочные пески не должны иметь посторонних примесей — остатков растительных слоев, перегноя, камней, а также засорений углем, торфом и др. Вредными примесями, входящими в состав песков, являются: полевой шпат, слюда, известняк, содержащие в своем составе химические соединения, усиливающие образование пригара.

В зависимости от содержания кремнезема и глинистой составляющей формовочные пески по ГОСТ 2138-74 подразделяются на несколько классов (табл. 8).

ТАБЛИЦА 8 Классы формовочных песков и их характеристика