Правильно подобранный формовочный песок- один из первых шагов для получения качественной с технологической точки зрения отливки либо стержня.
Формовочные пески- это осадочные горные породы, которые образовались в результате отложения минеральных веществ, а также выветривания осадков из различных природных растворов. Пески добывают в специальных карьерах: Люберецком, Гусаровском, Кичигинском, Ореховском, Балашейском и др.
Чаще всего для приготовления формовочных и стержневых смесей применяют кварцевые пески – наиболее распространенные в природе.
Кварцевые пески менее огнеупорные чем некварцевые, но ввиду доступности и низкой цены, применяется гораздо чаще. К недостаткам можно отнести переход кварца в другие модификации при нагреве, а также склонность песка к взаимодействию друг с другом.
Рис 1.—Модификации кварца при различной температуре
Классификация формовочных песков
Рис 2.—Виды формовочных песков
Кварцевые пески
Классификация кварцевых песков по содержанию глины.
| Группа | Массовая доя глинистой составляющей ,%, не более |
| 1 | 0,2 |
| 2 | 0,5 |
| 3 | 1,0 |
| 4 | 1,5 |
| 5 | 2,0 |
Классификация кварцевых песков по содержанию кварца.
| Группа | Массовая доля SiO2 %, не менее |
| К1 | 99,0 |
| К2 | 98,0 |
| К3 | 97,0 |
| К4 | 95,0 |
| К5 | 93,0 |
Классификация кварцевых песков по коэффициенту однородности .
| Группа | Коэффициент однородности %, |
| О1 | св. 80,0 |
| О2 | 70,0..80,0 |
| О3 | 60,0..70,0 |
| О4 | 50,0..60,0 |
| О5 | до 50,0 |
Классификация кварцевых песков по среднему размеру зерна.
| Группа | средний размер зерна, мм |
| 01 | до 0,14 |
| 016 | 0,14..0,18 |
| 02 | 0,19..0,23 |
| 025 | 0,24..0,28 |
| 03 | св. 0,28 |
Тощие пески
Тощие пески содержат от 2,0 до 12,0% глинистой составляющей.
Классификация тощих песков по содержанию глины.
| Группа | Массовая доя глинистой составляющей ,%, не более |
| 1 | 4,0 |
| 2 | 8,0 |
| 3 | 12,0 |
Классификация тощих песков по содержанию кварца.
| Группа | Массовая доля SiO2 %, не менее |
| Т1 | 96,0 |
| Т2 | 93,0 |
| Т3 | 90,0 |
Жирные пески
Жирные пески содержат от 1 2,0 до 50,0% глинистой составляющей.
| Группа | Предел прочности при сжатии во влажном сосотоянии, МПа. |
| Ж1 | Св. 0,08 |
| Ж2 | 0,05..0,08 |
| Ж3 | До 0,05 |
Требования к формовочным пескам
Требования к формовочным пескам по содержанию влаги
| Группа | Массовая доля влаги %, не более |
| Сухие | 0,5 |
| Влажные | 4,0 |
| Сырые | 6,0 |
Требования к формовочным пескам по содержанию влаги
| Группа | рН |
| Кислые | До 6,2 |
| Нейтральные | 6,2..7,0 |
| Щелочные | Св. 7,0 |
Требования к формовочным пескам по содержанию вредных примесей
| Содержание вредных примесей | Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов | Оксиды железа |
| Очень низкое | 0,4 | 0,2 |
| Низкое | 0,8 | 0,4 |
| Среднее | 1,2 | 0,6 |
| Высокое | 1,6 | 0,8 |
| Очень высокое | 2,0 | 1,0 |
Требования к формовочным пескам по коэффициенту угловатости
| Группа | Коэф. Угловатости, ед. не более |
| Округлая | 1,10 |
| Полуокруглая | 1,25 |
| Угловатая | 1,40 |
Требования к формовочным пескам по удельной поверхности
| Группа | теор. Удельная пов-ность, м2/кг, не менее |
| Низкое | 5 |
| Среднее | 10 |
| Высокое | 15 |
Требования к формовочным пескам по газопроницаемости.
| Группа | Газопроницаемость, м2/кг, не менее |
| Очень низкое | 30 |
| Низкое | 100 |
| Среднее | 200 |
| Высокое | 350 |
| Очень высокое | 550 |
Требования к формовочным пескам по потери массы при прокаливании
| Группа | потери массы при прокаливании, % не более |
| Низкое | 0,2 |
| Среднее | 1,0 |
| Высокое | 3,0 |
Обозначение марок песков
Пример: 2К1О302
Рис 3.—Обозначение марок песков
Классификация кварцевых песков по содержанию кварца.
| Группа | Массовая доля SiO2 %, не менее |
| К1 | 99,0 |
| К2 | 98,0 |
| К3 | 97,0 |
| К4 | 95,0 |
| К5 | 93,0 |
Классификация кварцевых песков по содержанию глины.
| Группа | Массовая доя глинистой составляющей ,%, не более |
| 1 | 0,2 |
| 2 | 0,5 |
| 3 | 1,0 |
| 4 | 1,5 |
| 5 | 2,0 |
Классификация кварцевых песков по коэффициенту однородности .
| Группа | Коэффициент однородности %, |
| О1 | св. 80,0 |
| О2 | 70,0..80,0 |
| О3 | 60,0..70,0 |
| О4 | 50,0..60,0 |
| О5 | до 50,0 |
Классификация кварцевых песков по среднему размеру зерна.
| Группа | средний размер зерна, мм |
| 01 | до 0,14 |
| 016 | 0,14..0,18 |
| 02 | 0,19..0,23 |
| 025 | 0,24..0,28 |
| 03 | св. 0,28 |
Рекомендации по применению свежих формовочных песков
Для крупного стального литья- 1К (по старому ГОСТ 2138-78)
Для среднего и мелкого стального, для крупного и среднего чугунного литья-2К (по старому ГОСТ 2138-78)
Для среднего и мелкого чугунного литья, а также для всего цветного литья-3К (по старому ГОСТ 2138-78)
Для мелкого несложного чугунного всего цветного литья-4К (по старому ГОСТ 2138-78)
Тощие, полужирные и жирные глинистые пески применяют для изготовления ПГФС для литья из чугуна и цветных сплавов. Для стального литья глинистые пески не рекомендуются, т.к. в них содержится большое число вредных примесей. С учётом зерновой структуры грубые пески 063 в литейном производстве не используются, т.к. они образуют шероховатую поверхность отливок. Очень крупные и крупные пески групп 04 и 0315 используется при получении чугунных и стальных отливок массой свыше 1000 кг. Средний песок группы 02 рекомендуется для мелкого и среднего литья из чугуна и стали. Мелкий и очень мелкий песок группы 016 и 01 применяется при изготовлении тонкостенныз чугунных и стальных отливок, а также отливок из цветных сплавов. Тонкий песок группы 0063 применяется при изготовлении индивидуальных поршневых колец и других тонкостенных отливок. Обогащённые пески с низким содержанием глинистой составляющей рекомендуются для изготовления форм и стержней по холодной и горячей оснастке из самотвердеющих смесей. Кварцевый песок остается одним из основных формовочных материалов во всем мире, но иногда его заменяют на некварецвый. Например, смеси на основе хромитовых песков при литье стали дают возможность устранить механический пригар и улучшить качество поверхности отливок .