Nekřemenná ostřiva na bázi aluminosilikátů

M o ž n o s t i a p l i ka c e Nekřemenná ostřiva na bázi aluminosilikátů představují ostřiva s neutrálním až slabě kyselým charakterem. Z toho vyplývá, že mohou být použity pro většinu pojivových systémů. I když mohou být použita nejen pro výrobu forem, ale i jako jednotné směsi, jejich nejrozšířenější aplikace spadá do oblasti jádrových směsí. I přes vzrůstající vliv anorganických pojivových systémů zůstává nejrozšířenější technologií pro výrobu jader metoda cold box katalyzovaná terciálním aminem. Příklad dávkování a dosažených pevností v ohybu 24 h po vytvrzení je uveden v tab. II. Z dosažených výsledků je patrné, že aplikace nekřemenných ostřiv nemá výrazný vliv na mechanické vlastnosti jádrových směsí a dosažené hodnoty pevnosti v ohybu jsou vyhovující pro většinu aplikací v  běžné slévárenské praxi. Zajímavostí je, že pokud vztáhneme dávkování u chromitového ostřiva (0,9 % / 0,9 %) při přepočtu sypné hmotnosti na úroveň křemenného písku a aluminosilikátu, je dávkování u chromitu 1,53 % / 1,53 %.

Tab. II. Pevnost v ohybu jádrových směsí s vybranými ostřivy Tab. II. Bending strength of core mixtures with chosen base sands Ostřivo

dávkování (složka 1 / složka 2) [%]

pevnost v ohybu / 24 h [MPa]

křemen

0,9/0,9

3,60

chromit

0,9/0,9

5,28

Kerpalite KF

1,0/1,0

2,36

CERABEADS 650

1,2/1,2

3,00

CERABEADS 650 / / 30 % křemen

0,9/0,9

3,60

CERABEADS 650 / / 40 % křemen

0,9/0,9

4,60

LK-SAND

1,3/1,3

2,71

®

U vybraných aluminoslikátových ostřiv (LK-SAND®) se potvrzuje nutnost vyššího dávkování (vyšší nasákavost), která však při dodržení technologických podmínek (zajištění vhodného odplynění) nemá výrazný vliv na vnitřní ani povrchovou kvalitu vyráběných litých součástí. Naopak je zřejmé, že vytvořením směsných ostřiv, tj. přídavkem křemenného ostřiva, lze nejen snížit vstupní náklady na jádrovou směs, ale rovněž výrazně ovlivnit mechanické hodnoty (pevnosti v ohybu) dané jádrové směsi (směs CERABEADS + + křemenný písek) a plynový režim formy (snížené dávkování pojiv). Při přídavku 40 % křemenného písku byl zjištěn nárůst pevností v ohybu o 53 % při snížení obsahu pojiva o 25 %. V rámci široké nabídky ostřiv CERABEADS jsou dostupné i speciálně vyvinuté varianty těchto ostřiv nesoucí označení CERABEADS ES, která jsou navržena pro metodu výroby jader cold box – amin za účelem snížení dávkování pojiv a zvýšení pevnostních charakteristik jádrových směsí (obr. 7).

Tento efekt má nejen pozitivní vliv na vlastní technologické vlastnosti jádrové směsi, ale rovněž na plynový režim formy a tím i na kvalitu vyráběných odlitků. Dalším výrazným pozitivem je úspora spotřeby pojivového systémů. V rámci ověření vlivu typu ostřiva na pevnosti v ohybu byla použita ostřiva se stejnou velikostí středního zrna d50 (0,22 mm) a konstantním dávkováním obou složek (0,7 % / 0,7 %). Pro srovnání byly použity dva typy křemenných ostřiv. Australský křemenný písek, běžně používaný ve slévárnách v zahraničí, a křemenný písek s kulatým tvarem zrna používaný v našem regionu. Z dosažených výsledků je patrný výrazný nárůst pevností v ohybu ve srovnání se standardním typem CERABEADS (o 66 %) i ve srovnání s různými křemennými ostřivy (18, resp. 12 %). Z ávě r Nekřemenná ostřiva na bázi aluminosilikátů představují zajímavou variantu pro řešení řady slévárenských vad v  běžné praxi. Na rozdíl od standardně používaných nekřemenných ostřiv (chromit) přináší jejich aplikace řadu výhod. Tato skupina nekřemenných ostřiv vykazuje srovnatelnou nebo vyšší odolnost vůči vysokým teplotám (eliminace připečenin), nižší stupeň tepelné expanze (eliminace výronků) při srovnatelných mechanických vlastnostech jádrových směsí. Obecně známé vyšší pořizovací ceny jsou kompenzovány nižší sypnou hmotností těchto ostřiv ve srovnání s běžně používanými nekřemennými ostřivy, z čehož vyplývá větší množství vyrobené jádrové směsi a především odlehčení velkých jader a jejich jednodušší manipulaci bez vlivu na kvalitu odlitku. Méně příznivé vlastnosti (nižší ochlazovací účinek, vyšší dávkování pojiv) lze efektivně vyřešit použitím aditiv, volbou vhodného typu aluminosilikátového ostřiva a zároveň dodržením slévárenských zásad pro optimální plynový režim forem a jader. Pravděpodobně nejvýznamnější vlastností a přidanou hodnotou aluminosilikátových ostřiv jsou stabilní pořizovací náklady nepodléhající globálním vlivům, které v  současné době tak výrazně ovlivňují nákladovost slévárenské výroby. L i t e ra t u ra [1] JELÍNEK, P.: Disperzní soustavy slévárenských formovacích směsí. Ostřiva. Ostrava: OFTIS, 2000, 138 s., ISBN 80-238-6118. [2] RECKNAGEL, U.; M. DAHLMANN: Special Sands – Base Materials for State-of-the-Art Cores and Moulds, HA Düsseldorf, Germany. [3] DAHLMANN, M. a kol.: Syntetická slévárenská ostřiva přinášejí nové možnosti. Slévárenství, 2002, 50(5–6), 181–184. ISSN 0037-6825. [4] DAHLMANN, M. a kol.: Speciální písky firmy Hüttenes-Albertus pro výrobu slévárenských forem a jader. Slévárenství, 2006, 54(10–11), 416–417, ISSN 0037-6825. [5] ITOCHU CERATECH CORPORATION. NCB Technical Brochure, září 2014, 6 s. [6] ANTOŠ, P. a kol.: Využití nekřemenného ostřiva LK-SAND® pro výrobu slévárenských forem a jader. Mezinárodní konference Slévárenské formovací materiály, Brno, 2013, s. 69–78. [7] KAŇOVÁ, Z.; Z. ZUGÁRKOVÁ: Charakteristiky přírodních andalusitů a jejich vliv na průmyslové využití – použití Kerphalitu KF ve slévárenství. Slévárenství, 2016, 64(11–12), 421–428. ISSN 0037-6825. Recenzent l Peer-reviewer: Ing. Alois Neudert, Ph.D. 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

383

JÁ D ROV É A F O R M OVACÍ S M Ě S I

Na rozdíl od chromitu může být hlavní nevýhodou aluminosilikátových ostřiv skutečnost, že ani jeden typ aluminosilikátů nemá srovnatelnou tepelnou vodivost, a tedy nebude odvádět teplo v dostatečné míře. Příkladem může být rovněž ostřivo CERABEADS, jehož ochlazovací účinek může být efektivně zvýšen přídavkem jednotlivých přísad (obr. 6), výsledný ochlazovací účinek je pak efektivnější než u chromitového ostřiva. Další možností je kombinace ostřiv s vhodným ochranným nátěrem, který může ochlazovací účinek zajistit (nátěry na bázi telluru).

J . B e ň o – R . O p a č i t ý – T. B a j e r