J . B e ň o – R . O p a č i t ý – T. B a j e r
Nekřemenná ostřiva na bázi aluminosilikátů
JÁ D ROV É A F O R M OVACÍ S M Ě S I
Nekřemenná ostřiva na bázi aluminosilikátů Non-silica base sands on aluminosilicate basis 553.62 base sands
Silica sands are the most commonly used base sands in foundries of the Czech-Slovak provenance. Their technological limit s are usually dealt with applying of non-silica base sands. Chromite or zirconsilicate are most of ten met in foundries. Non-silica base sands based on aluminosilicates represent a group of base sands which can fully replace the traditionally used non-silica base sands with regard to the possibilit y of mixing them with the silica sands and the situation with the cost of commonly used non-silica base sands they become even economically available. The aim of this contribution is the basic charac teristics of chosen base sands based on aluminosilicates and their comparison with traditional non-silica base sands. Case studies for chosen binder systems are given too.
Ú vo d S rostoucím důrazem na složitost a povrchovou i vnitřní kvalitu odlitků je nezbytně nutné využívat nové trendy a materiály v celém procesu výroby odlitků. Důležitým parametrem k dosažení tohoto cíle je pak volba vhodných komponent formovacích směsí, zvolená metoda a celý vlastní proces výroby forem a jader. Při nedodržení optimálních podmínek může být formovací směs zdrojem specifických vad, které jsou typické pro daný druh formovací směsi. Typickým představitelem tohoto přístupu je využití nekřemenných žáruvzdorných ostřiv především při výrobě ocelových odlitků. Jejich aplikace eliminuje hlavní nedostatky použití křemenných ostřiv i přes výrazně rozdílné pořizovací ceny. Primárně potlačují v žáru kyselou reakci křemenných ostřiv a zvyšují tepelnou odolnost formovacích a jádrových směsí. Další neoddiskutovatelnou výhodou je eliminace celé řady slévárenských vad (trhliny, výronky, penetrace, zapečeniny aj.), které se vyskytují z titulu výrazně vyšší tepelné expanze křemenných ostřiv. V současnosti zřejmě nejrozšířenějším nekřemenným ostřivem ve slévárnách česko-slovenské provenience je chromitové ostřivo, tuhý roztok FeO a Cr2O3. V omezené míře se můžeme setkat se zirkonsilikátem, olivínem, Kerphalitem KF aj. Avšak i tato ostřiva mají svá omezení. Z hlediska snížení nákladů na směs se nepoužívají pouze čistá nekřemenná ostřiva, ale směsi s křemennými písky, obecně v poměru 30–80 %. Kvůli rozdílné sypné hmotnosti křemenného ostřiva (1,5–1,6 g/ /cm3) a daného nekřemenného ostřiva (např. zirkonsilikát 2,95 g/cm3) dochází při mísení a vstřelování k odměšování složek. Tato nehomogenita jader pak může být zdrojem vad odlitků [1], [2], [3], [4]. Výhodou je aplikace syntetických ostřiv na bázi aluminosilikátu, které mají sypnou hmotnost blízkou křemenným pískům, dostatečnou žáruvzdornost, minimální tepelnou expanzí a neutrální pH. Cílem tohoto příspěvku je představení a srovnání vybraných nekřemenných ostřiv a posouzení možnosti jejich aplikace. K porovnání bylo vybráno chromitové ostřivo, zirkonsilikát a aluminosilikátová ostřiva, NAIGAI CERABEADS (CERABEADS), LK-SAND® a Kerphalite KF. C h a ra k t e r i s t i ka v y b ra nýc h o s t ř i v Nekřemenná ostřiva na bázi aluminosilikátů mají řadu společných vlastností, které jim udávají velký potenciál pro jejich rozšíření v běžné výrobě forem a jader. Základní charakteristika vybraných studovaných aluminisilikatových ostřiv je shrnuta v následujících podkapitolách.
Ing. Jaroslav Beňo, Ph.D. V y s o k á š ko l a b á ň s k á – Te c h n i c k á u n i v e r z i t a O s t r a v a V Š B l Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o f O s t r a v a jaroslav.b eno @ v sb.c z
Ing. Radim Opačitý ITOCHU Corporation, org. sl., Praha radim.opacity@itochu-praha.cz
Ing. Tomáš Bajer S A N D T E A M , s p o l . s r. o ., H o l u b i c e bajer@sandteam.cz
380
S l é vá re ns t v í . L X V . li s to p a d – p ro s in e c 2017 . 11–12
CERABEADS Cerabeads představuje syntetické sintrované ostřivo s typicky kulatým tvarem zrna (obr. 1a) na bázi mullitu (tab. I). Kulatý tvar je získáván během rozprašování keramické břečky do vyhřáté komory a nedochází přitom k žádnému drcení zrn, které by způsobovalo nárůst prachových podílů. Výhodami kulatého ostřiva jsou nízká tvorba prachových podílů během transportu a přípravě směsi, lepší tekutost směsi při formování a výrobě jader. Díky svému neutrálnímu pH je možné jej použít s jakýmkoliv pojivovým systémem. Cerabeads rovněž vykazuje vysokou žáruvzdornost (1825 °C), nulovou tepelnou expanzi a díky své neutralitě a sypné hmotnosti je libovolně mísitelný s křemenným ostřivem, čímž lze dosáhnout i snížení pořizovací ceny na formovací/jádrovou směs [5].