Экспертное руководство по созданию песчаных форм для литейных цехов и DIY-проектов

Песчаное литьё — процесс металлообработки в литейном цехе, использующий песок как формовочный материал, позволяющий дешево лить уникальные металлические формы. Песчаные формы — незаменимая часть процесса, играющая ключевую роль в литье для множества отраслей. В статье VIC подробно и понятно объясняет, как делать песчаные формы для литья металлов.

Что такое песчаные формы в металлическом литье?

Песчаные формы — разовые формы для металлического литья: после заливки расплава форма разрушается для извлечения заготовки. Заготовка из песчаной формы имеет низкую точность, шершавую поверхность и большой лишний металл, требующий пост-обработки.

Преимущества песчаных форм: изготовление сложных и тяжёлых заготовок при низкой стоимости формовочного инструмента.

Изготовление песчаных форм для литья металлов — в цехе или дома — обязательно в хорошо вентилируемом помещении для защиты от пыли песка и дыма расплава.

Подготовка к изготовлению форм

Техническая подготовка

1. Технологический отдел по чертежам деталей разрабатывает чертежи заготовки, модели, сердечников и допусков для точного изготовления моделей.
2. Изготовление моделей, сердечников, литейных систем по чертежам. Модель задаёт наружную форму, сердечник — внутренние полости. Литейная система ведёт расплав и удаляет газ.
3. Определение состава формовочной смеси для обеспечения требуемых свойств формы.

Свойства песчаных форм

• Огнеупорность (Refractoriness): способность формы не сплавляться с расплавом при заливке
• Газопроницаемость (Permeability): при литье образуется много газа, который должен выходить из формы. Иначе — дефекты заготовки
• Прочность (Strength): при внешних нагрузках (перемещение, сборка, заливка) форма должна сохранять внутреннюю и внешнюю форму
• Коллапсибельность (Collapsibility): форма должна быть упругой, чтобы при усадке заготовки не препятствовать ей, избегая искривлений и трещин
• Связуемость (Cohesiveness): удержание формы после извлечения модели

Состав формовочной смеси для песчаных форм

Смесь включает:

• Песок: делится на облицовочный (песок-облицовка) и основной (базовый)
• Бентонитовая глина — смешивается с песком для прочности формы. Бентонит поглощает больше воды, повышая связующую способность
• Связующие (Binders) (часто растительные масла, водорастворимые вещества) — повышают прочность и пластичность смеси
• Вспомогательные добавки (опилки, угольная крошка, солома) — повышают газопроницаемость и термостойкость смеси

Субстанции смешиваются в определённых пропорциях в зависимости от заготовки.

Сейчас зелёно-песчаная смесь очень популярна в песчаном литье благодаря естественной влаге, повышающей прочность формы.

Оборудование для изготовления песчаных форм

• Модель: см. статью об изготовлении моделей
• Порошок или мел: наносится на поверхность модели, чтобы песок не прилипал. Также на поверхности копе и драги для предотвращения сцепления
• Облицовочный песок: для покрытия модели, высокой пластичности. Контактирует с расплавом, 10–15% песка на формовку
• Основной песок: для тел форм и сердечников. Высокая газопроницаемость, 60–90% от всего песка в форме

Сейчас кварцевый песок — самый популярный основной песок за доступность, низкую цену и полный набор нужных свойств.

• Копе (Cope flask) и драга (Drag flask): верхняя и нижняя половины формы, разделенные линией разделки. Флаконы можно купить или сделать из дерева
• Формовочный жакет (Mold Jacket): металлический ящик, в который устанавливается песчаная форма для поддержки структуры и предотвращения разрушения при перемещении
• Шпрун (Sprue): воронка, ведущая расплав из литейной чаши в конический шпрун, затем через сток в засовы
• Уплотнитель песка (Sand compactor): для уплотнения песка в флаконе — более детальная поверхность заготовки, меньше времени на очистку. Альтернатива — киянка или лопата
• Пескосито (Sand sifter): для просеивания песка — более мелкий и чистый

Средства индивидуальной защиты при изготовлении песчаных форм

• Защитные очки: защита глаз от мусора и пыли
• Перчатки: защита рук от порезов, ожогов, сшибов
• Спецобувь: стальные носки для защиты от падающих предметов, ударов
• Длинные брюки: защитные, толстые ткани для защиты ног от тепла, ударов

Как делать песчаные формы для литья металлов?

1. Изготовление нижней половины формы (Drag mold)

• Установка модели на модельную пластину. Плоскость разделки в контакте с пластиной
• Половина чашки мела в носок или маленькую тканевую мешочку. Ровное посыпание поверхности модели — песок не прилипнет к модели при извлечении
• Насыпка основного песка в форму через пескосито. Удаление комков через сито

• Кийкой или лопатой уплотнение песка в форме — плотное и равномерное от краёв к центру. Создаёт механическую прочность формы, делает полость более детализированной. Все углы — плотные
• Выравнивание верхней поверхности, удаление излишков песка
• Наклонные отверстия через 40 мм для удаления воздуха
• Переворот формы на 180°

2. Изготовление верхней половины формы (Cope mold)

• Установка второй половины модели сверху — точное совмещение с моделью в драге
• Сборка верхней и нижней половин флакона по соединительным стержням

• Установка литейной трубы (шпруна) для создания каналов заливки в формовочную полость. Здесь расплав будет вливаться в форму
• Насыпка песка и удаление излишков — как для драги

• Вырезание литой воронки

3. Извлечение модели

Драга должна находиться под копой.

• Снятие копы, откладывание и поворот на 180°. Теперь видна модель во флаконах
• Вырезание грязеуловителя через литейную трубу
• Загладка части формы, контактировавшей с моделью
• Медленное извлечение модели из драги и копы строго по вертикали

4. Сборка формы

Если заготовка имеет отверстия, сердечник устанавливается в правильное положение в форме (см. сердечник и сердечник-отпечаток). Сердечник должен быть покрыт, сушен и заштрихован.

• Установка копы на драгу — строгое совмещение как при модели
• Фиксация флаконов. Затем медленное подъём обоих флаконов вверх осторожно, чтобы не повредить песчаные формы
• Установка формовочного жакет на песчаную форму для устойчивости. Не затягивать сильно — избежать деформации песка

Набор песчаных форм готов. Остаётся влить жидкий металл в литейную воронку, ждать остывания и разрушить форму для извлечения грубой заготовки по заданной модели.

По методике VIC, будь вы DIY-энтузиастом или литейным бизнесом, вы сможете изготовить набор песчаных форм для своего цеха.

VIC — квалифицированный литейный цех с разными технологиями. Песчаное литьё — одна из ключевых технологий VIC. Для делового партнёрства — свяжитесь с нами.

Следите за статьями VIC о литье. При использовании наших статей как источника — указывайте источник.

Читайте также:

• Как гири делаются песчаным литьём?
• 5 частых типов дефектов песчаного литья и способы устранения
• Как рассчитать усадку алюминия в песчаном литье?