Основным преимуществом цементных смесей является их способность твердеть на воздухе без применения сложных процессов искусственной сушки форм и стержней.
При изготовлении форм и стержней важно, чтобы длительность твердения цемента была достаточно продолжительной для обеспечения химического связывания всей влаги в смеси. После полного отверждения цементные смеси при контакте сжидким металлом почти не выделяют никаких газов.
Смеси относятся к формовочным материалам, обеспечивающим очень чистую поверхность отливок. Этот эффект вызывается мелкими, легкоплавкими частицами цемента, образующими на поверхности отливок из стали и чугуна пленку из светло-синих оксидов железа.
Цементная смесь после прогрева и последующего охлаждения теряет свою прочность. Части стержней, которые в процессе заливки формы были хорошо прогреты, очень легко удаляются из остывших отливок. Толстостенные стержни для улучшения выбиваемости заполняются сухим песком.
Ускорители твердения цемента: патока, хлориды(CaCl2), NaCl, FeCl, AlCl3, карбонаты (K2CO3, Na2CO3), фториды (NaF).
Эффективным является смешивание цемента с лигносульфанатами.
Прогрессивным направлением является применение ускорителей твердения, наиболее распространенными из которых являются хлориды (СаС12, NаС1, А1С13, ВаСl2, FеС13), карбонаты (К2СО3, Nа2СО3), фториды (например, NаF), а также органические материалы (меламиновые смолы, триэтаноламин). Неорганические добавки повышают растворимость клинкерных фаз, а триэтаноламин ускоряет гидратацию.
Широко известным ускорителем затвердевания цементов является патока. Взаимодействуя с Са(ОН)2, она ускоряет гидратацию и одновременно образует «сшитый» полимер, упрочняющий смесь.
Весьма эффективно комбинирование цементов с лигносульфонатами. Особенно эффективно применение лигносульфонатов в комбинации с цементом-гидралюмом, содержащим до 55 % 3СаО•Аl2О3, технология получения которого разработана совместно ЦНИИТмашем и МГУ, но его производство не организовано.
Достоинства смесей:
- дешевизна
- отсутствие прочеса формовки
- способность твердеть на воздухе без дополнительной сушки.
- экологические и санитарная безопасность.
- низкая газотворность.
- удовлетворительные технологические свойства(в том числе и термостойкость)
- обеспечение чистой поверхности отливок(легкоплавкие частицы цемента на поверхности отливок из чугуна и стали образуют светло-синюю пленку из оксидов Fe, она легко удаляется)
К преимуществам портландцементов, определяющим целесообразность их применения прежде всего для крупных и кессонных форм, относятся дешевизна, экологическая и санитарно-гигиеническая безопасность и удовлетворительные технологические свойства, в том числе термостойкость.
Цементные самотвердеющие смеси имеют ограниченное распространение в России. За рубежом они применяются более широко, главным образом при изготовлении форм для крупных и массивных чугунных (реже стальных) отливок. Сведения о составах и свойствах цементных самотвердеющих смесей приведены в табл. 3.27.
Использование для приготовления смесей глиноземистых (или алюминатных) и высокоглиноземистых цементов обеспечивает повышение прочности и сокращение сроков затвердевания песчано-цементных смесей.
Недостатки:
- нельзя хранить цемент во влажной атмосфере, так как снижается его активность
- длительность отверждения.
Недостатком цементов является снижение их активности при длительном хранении во влажной атмосфере из-за образования гидратных оболочек на частицах.
В варианте использования портландцементов в жидких самотвердеющих смесях в состав смеси вводят также жидкие технические лигносульфонаты, которые облегчают перевод смеси в жидкоподвижное состояние и повышают ее конечные прочностные показатели.
Литье в гипсовые формы.
Гипс полугидрат CaSO4 в смеси с полуангидридом вещества γCaSO4 используется для отливок из цветных сплавов, а так же для изготовления моделей и модельных плит, для небольших отливок изготавливают смесь из 20% гипса, 80% асбеста + воды. Механизм образования прочности – гидратация (чем больше асбеста, тем меньше берут воды). Для тонкостенных отливок с тонким рельефом и чистой поверхностью рекомендуют вместо асбеста мелкозернистый порошок кварца, такая смесь более прочная, чем цементная и имеет низкую газопроницаемость, поэтому ее проплавляют в автоклавах при давлении 2 МПА в течение 8 часов, после чего сушат 10-20 часов. Для повышения гипсовых смесей в них можно вводить ПАВ – это позволит, при вспенивании гипсового шликера, повышение количества газовых пузырьков, что при исследуемом затвердевании смеси способствует газопроницаемости. Такая гипсовая форма обладает микропористостью и высокой газопроницаемостью, что позволяет получать в ней отливки из сплавов, выделяющих при затвердевании повышенное количество газов.