Ключевые свойства формовочного песка: проницаемость, сцепление, адгезия, пластичность и др.

Девять основных свойств формовочного песка

1. Проницаемость
2. Сцепление (когезность)
3. Адгезия
4. Пластичность
5. Огнеупорность
6. Химическая стойкость
7. Связующая способность
8. Текучесть
9. Зелёная прочность

1. Проницаемость (Permeability)

Прохождение газов, воды и водяного пара через песок = пористость/проницаемость.

Факторы, влияющие на проницаемость:

• Размер зёрна (50–3360 мкм);
• Форма зёрна (круглые, угловые, полуугловые, сросшиеся) — круглые лучше для пористости;
• Плотность утрамбовки;
• Влажность — излишки забивают межзёрновые промежутки;
• Содержание связующего — влияет на интерстициальную структуру.

Песок должен быть достаточно пористым для свободного выхода газов, пара при заливке. Расплав содержит растворённые газы, выходящие при застывании. Контакт с влажным песком даёт пар. Недостаточная пористость → газовые полости и пористость. Формовщик регулирует проницаемость: сильное утрамбовку снижает, вентиляция компенсирует. Рис. 3.21 — влияние факторов.

2. Сцепление (Cohesiveness)

Способность частиц песка держаться вместе = прочность формовочного песка.

Факторы прочности:

• Размер и форма зёрен;
• Смесь зёрен разного размера;
• Связующее (бентонит/глина) и его распределение. Сила связи определяется содержанием аллюмина (глины). Глина должна быть тонкой стойкой плёнкой на каждом зёрне. Острые гладкие овальные зёрна плохо связываются, глина помогает;
• Влажность — главный фактор прочности.

Песок должен иметь хорошую прочность, иначе форма рухнет при транспортировке, перевороте, замыкании. Сцепление должно сохраняться при заливке (горячая прочность) — песок не должен вымываться.

3. Адгезия (Adhesiveness)

Частицы песка должны прилипать к флягу — за счёт этого песковая масса удерживается в фляге и не сыпется при перемещении. Одновременно песок не должен липнуть к отливке и легко сдираться, оставляя чистую поверхность.

4. Пластичность (Plasticity)

Способность приобретать заданную форму под давлением и удерживать её после снятия нагрузки. Для качественного оттиска модели нужна хорошая пластичность. Обычно мелкозернистый песок пластичнее. Зависит от содержания глины, впитывающей влагу при увлажнении.

5. Огнеупорность (Refractoriness)

Способность кварцевого песка выдерживать высокие температуры без расплава/разрушения. Плохая огнеупорность → прожог. Температуру плавления повышают удалением примесей (металлические оксиды). Песок не должен образовывать стекловидную массу, мешающую сдиранию.

6. Химическая стойкость (Chemical Resistivity)

Песок не должен химически реагировать/взаимодействовать с расплавом — для многократного использования.

7. Связующая способность (Binding Property)

Связующее обеспечивает текучесть для воспроизведения формы модели. Не слишком сильное (сложное расколоть форму), не слишком слабое (разрушение кожи отливки).

8. Текучесть (Flowability)

Похожа на пластичность. Способность песка принимать форму. Песок должен передавать удары по всей глубине при утрамбовке.

9. Зелёная прочность (Green Strength)

Зависит от:

• Размера зёрен;
• Формы и распределения зёрен;
• Типа и количества глины/связующего;
• Влажности.

Сухая предельная прочность на сжатие растёт с влажностью до предела работы (рис. 3.23). Рис. 3.24 — зависимость зелёной прочности от других характеристик.