Что такое формовочная смесь? Типы и свойства

Что такое формовочная смесь?

Формовочный песок, также известный как литейный песок, представляет собой песок, который при увлажнении и сжатии, смазке маслом или нагревании имеет тенденцию хорошо уплотняться и сохранять свою форму. Используется в процессе литья в песчаные формы для подготовки полости формы.

Основным сырьем, используемым в формовании, является формовочный песок, поскольку он обеспечивает несколько основных характеристик, которые невозможно получить от других материалов. Формовочный песок определяется как зернистые частицы, образующиеся в результате разрушения горных пород под действием природных сил, таких как мороз, ветер, дождь, жара и водные потоки. Горные породы имеют сложный состав, а песок содержит большую часть элементов горных пород.

По этой причине формовочный песок значительно различается в разных частях мира. В природе встречается на дне и берегах рек и озер. Формовочный песок подразделяется на разные категории в зависимости от природы его происхождения.

Основные составляющие формовочных смесей следующие:

• Кремнезем (SiO2) — от 86 до 90 %,
• Глинозем (Al2O3) — от 4 до 8%,
• Оксид железа (Fe2O3) — от 2 до 5% с меньшим количеством оксидов Ti,
• Мн
• Ca и некоторые щелочные соединения.

Натуральный песок/Зеленый песок

Его также называют зеленым песком и собирают из природных ресурсов. Он содержит воду в качестве единственного связующего вещества. Он имеет то преимущество, что сохраняет влажность в течение длительного времени, имеет широкий рабочий диапазон влажности, что позволяет легко заделывать и отделывать формы.

Гринсэнд представляет собой смесь песка, бентонитовой глины, угольной пыли и воды. Его основное применение – изготовление форм для литья металлов. Наибольшую часть заполнителя всегда составляет песок, который часто представляет собой однородную смесь формы кремнезема.

Существует много рецептов пропорции глины, но все они обеспечивают различный баланс между формуемостью, чистотой поверхности и способностью горячего расплавленного металла дегазировать. Уголь, обычно называемый морским углем, содержание которого составляет менее 5 %, частично сгорает на поверхности расплавленного металла, что приводит к выделению органических паров.

Литье в песчаные формы - одна из самых ранних форм литья из-за простоты используемых материалов. Это по-прежнему остается одним из самых дешевых способов литья металлов из-за той же простоты. Другие методы литья, например с использованием кокиля, отличаются более высоким качеством обработки поверхности, но и более высокой стоимостью.

Greensand (как и другие формовочные пески) обычно помещают в то, что литейщики называют «опоками», которые представляют собой не что иное, как ящики без дна или крышки. Коробка разделена на две половины, которые при использовании складываются вместе. Половинки называются колбой и колбой соответственно.

Не весь Greensand имеет зеленый цвет. Но считается «зеленым» в том смысле, что используется во влажном состоянии (сродни зеленой древесине). Согласно веб-сайту Федерации литейных металлов, альтернативным методом литья является термическая сушка формованного песка перед заливкой расплавленного металла. В результате этого процесса литья в сухую форму получается более жесткая форма, которая больше подходит для более тяжелых отливок.

Синтетический песок

Это искусственный песок, полученный путем смешивания песка, относительно свободного от глины, вяжущего (вода и бентонит) и других материалов по мере необходимости. Песок лучше формовать, так как его свойства легко регулировать, варьируя состав смеси.

Состав зеленого синтетического песка для стального литья приведен ниже.

Новый кварцевый песок — 25%, старый песок — 70%, бентонит — 1,5%, декстрин — 0,25%, влажность — от 3 до 3,5%.

Состав сухого синтетического песка для стального литья следующий.

Чистый кварцевый песок — 15%, старый песок — 84%, бентонит — 0,5%, влажность — 0,5%.

Кроме него существуют определенные разновидности специальных песков, такие как цирконитовые, оливиновые и т. д. Эти специальные пески дороже кремнеземных и поэтому применяются только там, где их применение оправдано.

Типы формовочной смеси

Формовочные пески также можно разделить на различные типы в зависимости от их использования:защитный песок, основной песок, сухой песок, облицовочный песок, зеленый песок, глинистый песок, разделительный песок, системный песок.

1. Песок для подложки или песок для пола

Песок-подложка или песок для пола используется для подкладки облицовочного песка и используется для заполнения всего объема формовочной опоки. Подкладочный песок иногда называют черным песком, потому что старый, многократно используемый формовочный песок имеет черный цвет из-за добавления угольной пыли и горения при контакте с расплавленным металлом.

2. Основной песок

Песок для керна используется для изготовления керна и иногда также известен как нефтеносный песок. Керновый песок представляет собой кварцевый песок с высоким содержанием кремния, смешанный с масляными связующими, такими как базовое масло, которое состоит из льняного масла, смолы, легкого минерального масла и других связующих материалов. Смола или мука и вода также могут использоваться в больших ядрах в целях экономии.

3. Сухой песок

Зеленый песок, который был высушен или обожжен в подходящей печи после изготовления формы и стержней, называется сухим песком. Он обладает большей прочностью, жесткостью и термической стабильностью. Сухой песок в основном используется для крупных отливок. Форма, приготовленная из этого песка, известна как сухая песчаная форма.

4. Облицовочный песок

Облицовочный песок образует лицевую сторону формы. Он находится рядом с поверхностью модели и соприкасается с расплавленным металлом при заливке формы. Первоначальное покрытие вокруг шаблона и, следовательно, на поверхности формы создается облицовочным песком. Облицовочный песок обладает высокой огнеупорностью. Облицовочный песок изготавливается из кварцевого песка и глины, без использования уже отработанного песка.

Различные формы углерода используются в облицовочном песке, чтобы предотвратить пригорание металла к песку. Облицовочная песчаная смесь для зеленого песка чугуна может состоять из 25% свежего и специально приготовленного и 5% морского угля.

Иногда их смешивают с в 6-15 раз большим количеством мелкого формовочного песка для изготовления облицовок. Слой облицовочного песка в форме обычно составляет 20-30 мм. От 10 до 15% всего количества формовочной смеси составляет облицовочный песок.

5. Зеленый песок

Зеленый песок также известен как закаленный или природный песок, который представляет собой только что приготовленную смесь кварцевого песка с содержанием глины от 18 до 30% и влажностью от 6 до 8%. Глина и вода связывают зеленый песок. Он тонкий, мягкий, легкий и пористый.

Greensand влажный, когда его сжимают в руке, и сохраняет форму и впечатление, которое производит на него давление. Формы, изготовленные из этого песка, не требуют подложки и поэтому известны как формы из сырого песка.

Greensand легко доступен и имеет низкую стоимость. Зеленый песок обычно используется для производства черных и цветных отливок.

6. Суглинок

Суглинок представляет собой смесь песка и глины с водой в виде тонкой пластичной пасты. Суглинок обладает высокой глинистостью до 30-50% и 18% воды. Для формования суглинка не используются шаблоны, а форму форму придают зачистками. Суглинистый песок особенно используется для формования суглинка, используемого для больших отливок из серого чугуна.

7. Разделительный песок

Песок для разделения без связующего вещества и влаги используется для того, чтобы зеленый песок не прилипал к рисунку, а также чтобы песок мог отделяться от поверхности разделения, не прилипая. Разделительный песок – это чистый кварцевый песок, не содержащий глины, который служит той же цели, что и разделительная пыль.

8. Системный песок

В механизированных литейных цехах, где применяется машинное формование. Системный песок используется для заполнения всей формовочной опоки. В узлах механической подготовки и обработки песка облицовочный песок не используется. Использованный песок очищается и повторно активируется путем добавления воды и специальных добавок.

Это известно как системный песок. Поскольку вся форма изготовлена ​​из этой системной смеси, такие свойства, как прочность, проницаемость и огнеупорность формовочной смеси должны быть выше, чем у песка-основы.

Свойства формовочной смеси

Основными свойствами, необходимыми для формовочной смеси и песка для стержня, являются клейкость, когезионная способность, разрушаемость, текучесть, прочность в сухом состоянии, прочность в сыром состоянии, проницаемость, огнеупорность, описанные ниже.

1. Адгезия

Адгезия — это свойство формовочной смеси сцепляться или прилипать к посторонним материалам, таким как прилипание формовочной смеси к внутренней стенке формовочного ящика.

2. Сплоченность

Связность – это свойство формовочной смеси, благодаря которому частицы песка взаимодействуют и притягиваются друг к другу в формовочной смеси. Таким образом, вяжущая способность формовочной смеси повышается, что повышает прочность сырой, сухой и горячей формовочной и стержневой смеси.

3. Сворачиваемость

После того, как расплавленный металл в форме затвердеет, песчаная форма должна быть разборной, чтобы происходило свободное сжатие металла и это, естественно, предотвращало разрыв или растрескивание сжимающегося металла. При отсутствии свойства складывания сжатию металла препятствует форма, что приводит к разрывам и трещинам в отливке. Это свойство крайне необходимо для ядер.

4. Сухая прочность

Как только расплавленный металл заливается в форму, влага в слое песка, прилегающем к горячему металлу, испаряется, и этот сухой слой песка должен иметь достаточную прочность для своей формы, чтобы избежать эрозии стенки формы во время течения. расплавленный металл. Прочность в сухом состоянии также предотвращает увеличение полости формы, вызванное металлостатическим давлением жидкого металла.

5. Текучесть или пластичность

Текучесть или пластичность — это способность песка уплотняться и вести себя как жидкость. При трамбовке он будет равномерно поступать ко всем частям рисунка и равномерно распределять давление трамбовки по всем направлениям.

Как правило, частицы песка сопротивляются движению вокруг углов или выступов. Как правило, сыпучесть увеличивается с уменьшением прочности в сыром виде и наоборот. Сыпучесть увеличивается с уменьшением крупности песка. Текучесть также зависит от влажности и содержания глины в песке.

6. Зеленая сила

Неочищенный песок после того, как к нему подмешали воду, должен иметь достаточную прочность и ударную вязкость, чтобы позволить изготовление формы и обращение с ней. Для этого песчинки должны быть клейкими, т. е. иметь возможность прикрепляться к другому телу и. поэтому песчинки, обладающие высокой клейкостью, будут прилипать к стенкам опоки.

Кроме того, песчинки должны обладать свойством, известным как когезивность, то есть способностью песчинок прилипать друг к другу. Благодаря этому свойству модель может быть извлечена из формы без разрушения формы, а также не происходит эрозии поверхностей стенок формы при течении расплавленного металла.

Прочность неспеченного материала также зависит от формы и размера зерна, количества и типа глины и содержания влаги.

7. Проницаемость

Проницаемость также называется пористостью формовочного песка, чтобы обеспечить выход любого воздуха, газов или влаги, присутствующих или образующихся в форме, когда в нее заливают расплавленный металл. Все эти газы, образующиеся в процессе заливки и затвердевания, должны выйти наружу, иначе отливка выйдет из строя.

Проницаемость зависит от размера зерна, формы зерна, содержания влаги и глины в формовочной смеси. Степень утрамбовки песка напрямую влияет на проницаемость формы. Проницаемость плесени может быть дополнительно увеличена за счет вентиляции с помощью вентиляционных стержней.

8. Огнеупорность

Огнеупорность определяется как способность формовочной смеси выдерживать высокие температуры без разрушения или расплавления, что способствует получению качественной отливки. Это очень важная характеристика формовочных песков. Рефрактерность можно увеличить лишь в ограниченной степени.

Формовочный песок с плохой огнеупорностью может пригорать к поверхности отливки, и гладкая поверхность отливки не может быть получена. Степень огнеупорности зависит от содержания SiO2, т. е. содержания кварца, а также от формы и размера частиц.

Чем выше содержание SiO2 и грубее объемный состав зерен, тем выше огнеупорность формовочной и стержневой смесей. Огнеупорность измеряется температурой спекания песка, а не его температурой плавления.

9. Прочие свойства формовочной смеси

Помимо вышеперечисленных требований, формовочная смесь не должна прилипать к отливке и химически не вступать в реакцию с металлом. Формовочный песок должен быть экономически дешевым и легкодоступным в природе. Он должен быть многоразовым по экономическим причинам. Его коэффициенты теплового расширения должны быть достаточно низкими.