Песок для заливки металла

Обновлено: 05.10.2024

Литье в землю — это древнейшая технология отливки металлов. Она известна человечеству столько же, сколько и сами металлы — примерно с IV- III тысячелетия до н.э. Льют металл, разумеется, не в чернозем, а в специальную песчано-глиняную смесь.

В доисторические времена первые центры металлургии возникали в местах, где неподалеку находились россыпи самородных металлов и созданные природой грунты, идеально подходившие по своему составу для изготовления форм. Такие центры литья в землю возникли на Крите, в Баварских Альпах и на юге Уральских гор, рядом с известным Каслинским заводом. Уникальные формовочные грунты некоторых месторождений использовались для литейных форм вплоть до нашего времени.

Несмотря на то, что современная металлургическая наука постоянно разрабатывает новые технологии литья и новые материалы для форм и моделей, древнейшая технология литья в землю не уходит во тьму веков, а активно применяется как на небольших производствах и художественных промыслах, так и на больших заводах.

Технология литья в землю

Литье в землю применяется при выплавке большинства металлов — как черных, так и цветных. Исключение составляют металлы, химически активные в обычном либо в нагретом до температуры плавления виде. Для них применяются специальные методы литья в землю и специальные же составы для форм.

Технология литья в землю

Технология литья в землю разбивается на несколько этапов:

1. изготовление модели
2. подготовка опоки
3. формовка земли в опоке
4. отливка металла
5. извлечение и обработка получаемой заготовки

Форма используется для литья только один раз. Ее придется разрушить, чтобы извлечь отливку. Однако материал формовочной земли после переработки доступен для повторного использования.

Средневековая технология литья в землю подробно показана в фильме А. Тарковского «Андрей Рублев». Один из героев, Потомственный мастер-литейщик, руководит отливкой бронзового колокола.

Формовочные материалы

Представляют собой смесь особо отобранных песков и глины, доля которой меняется от 2 до 50%. Доля определяется видом литья в землю и назначением земли. Архитектурное и скульптурное литье проводят в формы, содержащие 12-25%, для больших по размерам и отливок долю увеличивают до 25%

Классификация формовочных смесей

Формовочные материалы по назначению делят на:

Располагаются на внутренней поверхности формы и контактируют с жидким расплавом. К ним предъявляются особые требования по термостойкости, возможности противостоять перепадам температур, значительным поверхностным и объемным напряжениям. Облицовочные составы имеют мелкодисперсную структуру для более точной передачи деталей рельефа литья. От них также требуется достаточная пластичность, чтобы покрыть модель и точно повторить ее конфигурацию. Также важна и газопроницаемость.

Изготовление формовочной смеси

Заполняют часть опоки между моделью и стенками. К ним предъявляются другие требования. Их главное назначение –

• держать форму отливки, перераспределяя механические напряжения при литье и последующем остывании
• обеспечить выход плавильных газов, просачивающихся сквозь массы смеси.

В случае выхода плавильных газов через литники, верхняя часть отливки будет испорчена. Там образуются пузырьки и более крупные каверны.

Земли для литья в сырую форму используют для отливок несложных по геометрии чугунных деталей. Земли для литья в подсушенную форму применяют при подготовке к высокоточному, а также к художественному литью.

Виды литейных моделей и их свойства

В самом простом случае в качестве модели для литья в землю используют оригинал изделия. Однако при этом благодаря литейной усадке невозможно соблюсти точные размеры отливок.

Обычно же делают модель (или макет) — масштабную копию будущего изделия, увеличенную на значение литейной усадки.

Модель для литья в землю

Материалы для моделей должны легко формоваться для придания нужной конфигурации и легко обрабатываться для передачи деталей рельефа. Традиционно их изготовляют из дерева, воска, гипса и металлов. Не так давно стали использовать также различные пластики. Печатают их и на 3D-принтерах.

Основные свойства моделей:

• Прочность — необходима при трамбовке земли, чтобы сохранить конфигурацию изделия и его размеры.
• Легкость вынимания из формы. Поверхность макета тщательно обрабатывают, покрывают особой смазкой. При сложной конфигурации используют разборную модель.
• Легкоплавкость и испаряемость (в случае выплавляемых/ выжигаемых моделей)

По сложности конструкции различают следующие виды моделей:

• Цельные
• Разъемные
• С отъемными частями
• Для пустотелых отливок

Цельные модели

Применяются для несложных изделий, без заметных выступов и впадин. Извлечение такого макета в ходе формовки не вызывает затруднений.

Используются для макетирования простых деталей, а также барельефов, постаментов и других простых художественных отливок.

Разъемные модели

Применяются для литья сложной геометрии, со значительным рельефом поверхности, обычно линия разъема проходит по плоскости симметрии детали. Модели для таких изделий делают из двух и более составляющих, которые формуются в разных опоках. Для литья в землю очень важно, чтобы части макета не сместились друг относительно друга. Для этого при изготовлении подмодели ее снабжают шипами и отвечающими им пазами. Пары пазы-шипы и фиксируют компоненты во время формовки.

Для литья в землю изделий с особо сложной пространственной конфигурацией применяют макеты с отъемными частями. Так, для вазы ручки не дадут извлечь модель из формы. Поэтому их изготовляют из дерева повышенной плотности из двух или более частей. Ручки извлекаются внутрь полости, в начале нижние их части, а за ними — и верхние. Чтобы получить полость в изделие, используют специальную часть формы, называемую стержнем. К материалу для стержней предъявляются особые требования — он каждой стороной прикасается к поверхности отливки, поэтому их делают из прочных сортов дерева. Стержень должен легко выходить из отливки.

Формовочные инструменты

По своему назначению подразделяются на два основных вида

• Набивочные
  • Подмодельные доски
  • Лопаты и совки для земли
  • Сита
  • Трамбовки: с тупым концом для уплотнения поверхности и с узким концом для мест со сложным рельефом. Применяют также и универсальные пневматические трамбовки со сменным наконечником.

  
  

  • Счищалка, или правило — для разравнивания смеси и удаления ее избытков
  • Душники-наколки. Тонкие острые стержни служат для прокалывания в земле тонких газоотводящих канальцев
  • Киянки — используют для сплочения подмоделей и при их выколачивании.
  • Трепало — доска, опирающаяся на края формы. Уплотняет землю в случае применения макетов из малопрочных материалов.
  • Щетки. Чистить поверхность от остатков земли
  • Гладилки — для коррекции изъянов
  • Режущие и колющие инструменты
  • Кисти для нанесения покрытий
  • Емкости — ведерки или мешки для хранения и нанесения порошковых покрытий.

  Свойства формовочных смесей

  Формовочную смесь характеризуют основные свойства:

  • Прочность определяет способность формы сохранять свою конфигурацию
  • Пластичность — важна для способности формы повторять подробности контура и деталей поверхности модели.
  • Газопроницаемость. Крупнозернистые составы легче пропускают газы.
  • Огнеупорность. Материал не должен плавиться или спекаться, ухудшая однородность поверхности отливки
  • Податливость
  • Гомогенность. Однородность смеси гарантирует постоянство ее свойств в пространстве.
  • Теплопроводность. Качественный материал имеет низкую теплопроводность. Это не дает примыкающему к форме слою отливки слишком быстро остывать, ухудшая свои свойства
  • Долговечность особенно важна для многоразовых форм. Для одноразовых форм долговечность означает число циклов повторного использования земли после измельчения и просеивания.

  
  

  Свойства формовочных смесей

  Для смесей разных назначений на первый план выходят разные свойства. Так, для облицовочных важны пластичность, огнеупорность и теплопроводность, а для наполнительных важнее прочность и газопроницаемость.

  Виды формовки

  Определяются разновидностью модели и выбранного метода литья.

  По простой модели

  Модель размещают на доске лицевой стороной вверх. Центруют ее относительно опоки. Покрывают облицовочной смесью, позже послойно добавляют наполнительную, тщательно уплотняя каждый слой. В опоку добавляют землю до заполнения. Сняв верхнюю опоку, вынимают макет и создают литниковую систему. Собирают опоки вместе, закрепляют и сушат.

  По разъемной модели

  Способ существенно упрощает технологию и повышает точность изготовления формы для литья. На доску помещают часть макета без шипов, устанавливают нижнюю опоку и формуют землю. По окончании конструкцию переворачивают, присоединяют к макету вторую часть, присоединяют верхнюю опоку и проводят ее набивку.

  С фальшопокой

  При особо сложной геометрии изделия применяю фальшопоку. Она не контактирует с расплавом, а играет роль фигурной подмодельной доски.

  
  

  Кусковая

  Применяется при художественном литье, особенно скульптурных композиций. Модель обставляют несколькими независимыми опоками, соприкасающимися своими краями. Иногда отливку делят на относительно простые по конфигурации сегменты, макетируют и льют их независимо, после чего соединяют готовые отливки.

  Шаблонная

  Производится при литье в землю изделий определенной формы. Различают

  • Тела вращения (цилиндрические, конические и эллиптические)
  • Прямоугольные или призматические.

  Формовка земли осуществляется шаблоном соответствующей конфигурации, приводимым в действие мощным шпинделем для тел вращения или двигающимся по специальным направляющим для призматических форм.

  Технология изготовления сырых песчано-глинистых форм

  Сущность метода состоит в изготовлении формы для литья из влажной земли.

  
  

  Сырая песчано-глинистая форма

  Сырые песчано-глинистые формы используют для заливки несложных по форме чугунных деталей с низкими требованиями к качеству поверхности. Они недороги, но в них высок риск окисления готового изделия, поэтому для литья из более ценных металлов этот метод не применяется. Содержание глины в таких смесях — от 5 до 12 %, воды- 2-4%, антрацит — менее 1%.

  Технология ЖСС

  Технология жидко-стекольной смеси применяется там, где вдвигаются повышенные требования к качеству поверхности отливки. В состав смеси добавляют жидкое стекло и получившимся составом заливают модель. В опоку вводят углекислый газ, Проходит реакция, и ЖСС приобретает твердость. Требуется получить две полуформы, которые по окончании их твердения и извлечения макета соединяют. Получается оболочка, вокруг которой формируется наполнительная смесь.

  
  

  Качество поверхности отливки, соприкасающейся со слоем гладкого стекла, зачастую позволяет обойтись даже без последующей механической обработки. Остатки смеси сбиваются с отливки с помощью дробеструйной установки.

  Холодно твердеющая смесь

  Для укрепления формовочного материала используются химические вещества, связывающие частицы смеси. Этот метод обязан своим наименованием тому, что для схватывания реагентов не требуется нагрев и просушка формы. В смесь добавляются быстро схватывающиеся жидкие смолы, катализаторы и специальные затвердители.

  
  

  Литье в ХТС

  Литье в выполненные из ХТС формы отличается повышенной относительно других видов земли точностью и наиболее высоким качеством поверхности. Размеры форм ХТС заметно меньше, чем для литья в землю. Материалы для таких смесей стоят существенно больше.

  ХТС применяется в случае изготовления особо ответственных изделий, использования высококачественно стали, цветных металлов и специальных чугунов.

  Формовка ХТС

  Работа с ХТС, в отличие от земли, требует быстроты — ведь время затвердевания смол с учетом используемых катализаторов и отвердителей составляет от 10 минут до получаса при 20 °С.

  Трамбовка при этом методе не требуется, важно лишь точно расположить модель в опоке и быстро залить тщательно перемешанный и подготовленный состав. Материалы для оснастки обычно применяют такие, как дерево, металл или МДФ.

  Литье в песчаные формы

  Литье в песок (литье в песчано-глинистые формы) — один из самых распространенных методов получения литых заготовок во многих отраслях промышленности – станкостроение, автомобильная отрасль и многое другое. Этот способ широко применяют при единичном, серийном и массовом производстве.

  
  

  Литье в песчаные формы

  Технология литья в песчаные формы

  Технология литья в формы из песка не отличается сложностью. Такой метод литья применяют для изготовления отливок и деталей из серого чугуна, низкоуглеродистые стальные сплавы. Иногда, литье в песчаные формы используют для обработки цветных металлов – алюминия, меди и пр.

  Выбирая такое литье в песок технолог, должен понимать, что качество готовых деталей будет довольно низким. Это связано в первую очередь с тем, использование такой технологии не может гарантировать того, что в жидкий сплав не попадут посторонние включения. При литье в песчаные формы весьма бурно происходить газообразование, особенно этот процесс, проявляет себя при литье во влажные формы. Допустимо использовать такую форму литья для получения деталей со сложной геометрией. Но ряд ограничений на получение таких заготовок накладывает то, что изъятие готовой отливки сопряжено с определенными сложностями.

  Литье в песок позволяет получать заготовки до сотен тонн весом. Таким образом, производят станины для металлорежущего оборудования, корпусные детали и пр.
  Между тем точность получаемых заготовок ниже 14 квалитета, кроме того, на поверхности отлитых деталей можно встретить раковины, посторонние включения. Именно поэтому те поверхности, которые будут контактировать с другими деталями, всегда подвергают механической обработке.

  Литейная продукция

  Литье в песок или землю применяют для производства множества деталей. Для удобства потребителей их можно систематизировать в несколько групп.
  Группа А – к этой группе относят отливки простой формы – кольца, колеса, маховики и пр.
  Группа Б – к этой группе относят элементы арматуры, подшипниковые корпуса, сложные поверхности с тупым или острым углом.
  Группа В – она включает в себя заготовки для зубчатых колес, станины, кожуха и пр.
  Группа Г – это отливки для производства станочных станин, сложные корпусные детали.
  Группа Д – это отливки, которые получают методом формования по модели.

  Cложные корпусные детали Заготовки для зубчатых колес Арматура Отливки простой формы
  

  Таким образом, можно сделать вывод, что в формы из песка можно выполнять отливку и канализационных люков, и детали со сложной геометрической формы, например, кожуха ступеней компрессоров и пр.
  При проектировании формы из песка, конструктор должен учитывать то, что в том направлении куда будет извлекаться готовая отливка не должна иметь никаких препятствий в виде выступающих стержней и пр.

  Литейные модели

  Модели для такой формы литья в песок должны выдерживать довольно большое давление, которое возникает при набивке опоки литейной землей. Именно поэтому для изготовления литьевых форм применяют металл, твердую древесину. Все материалы, которые допустимо использовать для изготовления литьевых форм допускается комбинировать. То есть их можно собирать на резьбовых соединениях, склеивать и пр. Для устранения пор на деревянных частях моделей из тщательно обрабатывают абразивной шкуркой. Затем, ее покрывают лаком. При изготовлении литейных форм необходимо учитывать то, что необходимо выдерживать углы наклона вертикальных плоскостей. Наличие этих углов впоследствии облегчит изъятие готовой отливки из формы.

  
  

  Основные элементы литья в песчано-глиняные формы

  Одним из ключевых факторов, определяющих качество выполнения литья – это свойства песка (земли), применяемого для получения литьевой оснастки. Практика показывает то, что чем мельче и чище песок, тем качество получаемой отливки будет выше.
  Нельзя забывать и о стержнях, которые могут быть много- или одноразовые.

  Общая классификация песчаных формовочных смесей

  В зависимости от применения смеси можно разделить на следующие подвиды:

  • облицовочные их применяют при создании рабочей поверхности формы;
  • диные (наполнительные), их применяют непосредственно для создания формы.

  
  

  Общая классификация песчаных формовочных смесей

  Облицовочные материалы обладают толщиной, которая определяется толщиной будущей отливки, она может составлять 20 – 100 мм. Сверху смеси, применяемой для облицовки, может быть засыпана наполнительная смесь.
  Наполнительную или единую смесь применяют для набивки всей формы и применяют для производства оснастки при всех видах производства, начиная от единичных изделий и заканчивая массовым.

  Изготовление литейной песчаной формы

  Литье в песчаные формы начинается с ее создания. Отличительной чертой песчаной оснастки является то, что их можно использовать только один раз и для получения новой детали необходимо изготавливать новую.

  Оснастку производят, имея на руках модель будущей детали. Ее устанавливают в опоку (деревянная или металлическая коробка для формовочной смеси), засыпают землю. Затем необходимо уплотнить засыпанную песчаную смесь. Для этого используют ручной или механизированный инструмент ударного действия и приспособления. По достижении смесью необходимой кондиции, то есть необходимой плотности, модель извлекают и в распоряжении литейщиков останется готовая технологическая оснастка.

  Для получения полостей расположенных внутри будущей отливки применяют стержни. Их как правило, изготавливают из того же материала, что и саму оснастку.
  В процесс производства литейной формы из песка входят следующие основные этапы.

  • установка модели в опоку;
  • уплотнение песчаной смеси;
  • изъятие модели из опоки.

  Трудоемкость и технология производства литейной оснастки во многом зависит от следующих параметров:

  • размера будущей отливки;
  • количества полостей;
  • типа оснастки.

  Если изготавливаемая форма требует дополнительного нагрева или запекания, то затраты времени на ее производство резко вырастут. Для облегчения изъятия готовой отливки на рабочие поверхности наносят различные смазки, например, солидол.

  Сборка песчаной литейной формы

  После того как оснастка для литья произведена, ее готовят для заливания расплава. Рабочие поверхности необходимо смазать специальным составом, который способствует свободному извлечению готовой отливки. После подготовки рабочих поверхностей выполняют установку литьевых стержней.

  
  

  Процесс изготовления формы

  На завершающем этапе, полуформы соединяют между собой и надежно скрепляют. Надежность сборки не позволит расплаву вытечь за пределы формы.

  Типы песчаных форм

  Многообразие песчаных форм для литья позволило их разделить на несколько групп, предназначенных для получения отливок с разными характеристиками.

  
  

  Песчаные литейные формы

  Всего можно назвать 7 групп литейной технологической оснастки или модельных комплектов.

  1. Модельный набор, произведенный из металла, в состав, которого входят дополнительные приспособления для выполнения машинной формовки.
  2. Набор, выполненный из металла, в его состав включены дополнительные приспособления, которые предназначены для выполнения машинной и ручной формовки.
  3. Модельный набор, используемый для выполнения машинной и ручной формовки. Сами модели произведены из металла, а некоторые части, например, стержни для формирования полостей выполнены их древесины разных пород.
  4. Набор для производства ручной и машинной формовки. Модели и стержни, подвергаемые сильному износу, выполняют из металла.
  5. Набор для формовки отливок из твердых пород древесины.
  6. Набор для формирования отливок, выполненный из мягких пород древесины.
  7. Наборы для выполнения ручной формовки отливок.

  Сырая песчаная форма

  Для производства литьевой оснастки используют смеси, состоящие из песка, воды, глины и какого-либо связующего материала. Типовой рецепт выглядит примерно так:

  
  

  Сырая песчаная форма

  Оснастку такого типа относят к весьма экономичным и широко используемым.

  Подсушенная песчаная форма

  Производство такой оснастки похоже на производство сырой формы, но в рецептуру вводят дополнительные материалы, предназначенные для связывания компонентов смеси.

  
  

  Подсушенная песчаная форма

  Рабочие поверхности оснастки просушивают прогреванием. Такой подход к изготовлению форм приводит к росту точности размеров заготовок и их качества. Производство таких форм требует больших затрат времени и в результате их стоимость растет, а выпуск деталей нижается.

  Сухая песчаная форма

  В оснастке такого типа используют добавки органического типа. Их задача связывание компонентов смеси в единое целое. Окончательную обработку производят в печи. К явным достоинствам этих изделий можно отнести точность выполненной отливки. Но надо понимать, что эти формы обладают высокой стоимостью изготовления и низкой производительностью выполнения отливок.

  Химически твердеющая песчаная форма

  В формовочный состав химически твердеющей оснастки вводят смолы. Они обеспечивают формирование модели на открытом воздухе без использования термической обработки.

  
  

  Химически твердеющая песчаная форма

  В основе смеси лежит кварцевый песок. Кроме, песка в состав смеси входит жидкое стекло и едкий натр. Добавление этого химиката оказывает влияние на технологические свойства литейной формы. В частности, будет продлен срок ее эксплуатации. После затвердевания, ее прочность будет выше, чем у смесей другого типа.

  Характеристики литейного песка

  Выполняя литье в песчаную оснастку надо понимать, что качество отливки напрямую зависит от состава и свойств литейного песка. Практикой литейного дела определены пять ключевых параметров, которые определяют качество литейного песка.

  
  

  Физические характеристики песка

  • прочность;
  • газопроницаемость;
  • стабильность при воздействии температуры;
  • способность к просадке;
  • возможность многократного использования.

  Прочность

  Прочностью называют способность смеси сохранять заданные параметры во время выполнения литейной операции и транспортировки опоки внутри производственного помещения.

  Газопроницаемость

  Газопроницаемость – это способность песка пропускать через себя газы, образовывающиеся при затвердевании расплава. Если смесь обладает высокой проницаемостью, будет снижена пористость отливки. Если проницаемость низкая, то качество поверхности будет значительно лучше. Газопроницаемость напрямую зависит состава и фракции песчаной смеси.

  Термическая стабильность

  Возможность оснастки при воздействии температуры сохранять заданную форму, оказывать сопротивление растрескиванию и появлению иных дефектов, проявляющихся при действии большой температуры расплавленного металла, называют термической стабильностью.

  Способность к просадке

  Способность формовочной смеси плотно сжиматься в процессе затвердевания отлитой детали. Если бы песок не обладал таким свойством, то отлитая заготовка не имела бы возможности изменять размеры внутри формы. А это в результате привело бы к растрескиванию заготовки и проявлению других дефектов, возникающих при разливе расплавленного металла.

  Повторное применение

  Это обозначает возможность использования формовочной смеси для производства оснастки, предназначенных для формирований новой партии отливок.

  Что такое формовочный песок и где применяется?

  В строительстве используется огромное количество природных материалов. Одним из важных компонентов выступает формовочный песок. Он состоит из мелких зерен с минимальными вкраплениями глины. Формовочные смеси широко применяются в штукатурных работах, засыпке фундамента и на литейном производстве.

  
  

  
  

  Состав

  Формовочные пески являются осадочными горными породами, которые образовались путем выветривания, разрушения и перемещения горных пород. Известны своей однородной зернистостью и повышенным содержанием примесей. Добывают формовочный песок в карьерах. Место обнаружения того или иного вида определяют по форме песчинок. Остроугольные зерна свидетельствуют о том, что материал образовался путем разрушения горных пород. Округлая форма формируется в результате воздействия влаги.

  • кварцевые (содержание глины не более 20%);
  • жирные (30-50% глинистых вкраплений);
  • тощие (до 12% глины).

  
  

  
  

  Что касается химического состава первой разновидности, то его основу составляет кварц. Это минерал, плотность которого составляет 7 ед. по шкале Мооса. В чистом виде кварц имеет прозрачную структуру, но при наличии примесей его цвет меняется. Процесс превращения кварца из одного состояния в другое происходит достаточно быстро при нагреве. Таким образом, минерал считается термически стабильным материалом. В процессе воздействия высоких температур с кварцем не происходит существенных изменений, которые приводят к деформации песчинок. Помимо кварца формовочные пески содержат полевые шпаты, слюды, оксиды и гидраты оксидов железа.

  Вредными в песке считаются примеси карбонатов, которые обладают спецификой разложения при нагревании от 500 до 900 градусов. Также данные вкрапления способствуют образованию в отливках различных дефектов.

  
  

  
  

  Также существует определенная классификация формовочных песков:

  • различают речной, горный и морской;
  • встречаются крупные и мелкозернистые марки (от 0,5 до 3,5 см);
  • разновидности применяют, исходя из состава (содержание кварца, слюды и глины).

  Материал не должен включать в себя загрязняющие вещества: торф, уголь и кварциты.

  Свойства

  К основным характеристикам данного строительного материала относят:

  • прочность – смесь обладает высокой плотностью и практически не поддается разрушению;
  • пластичность – масса имеет склонность к деформации, это обусловлено наличием глинистых вкраплений;
  • текучесть – смесь обладает способностью равномерного распределения внутри емкости или ящика для литья;
  • газопроницаемость – материал способен «избавляться» от избыточного воздуха и газов, которые образуются при заливке;
  • огнеупорность – формовочный песок обладает повышенной стойкостью к высоким температурам.

  
  

  
  

  Кроме того, к его основным свойствам относят:

  • однородность;
  • высокую сорбционную способность;
  • химическую стойкость;
  • повышенную сыпучесть и пористость структуры.

  Кроме того, формовочный материал делят на два типа (обозначенные буквами А и Б). К первой относится разновидность с большим остатком на крайнем верхнем сите, на нижнем – к категории Б. Также различаются природные и обогащенные пески. Последние получают путем специальной обработки, удаляя из природного песка глину и ненужные примеси.

  Песчинки обладают большой активностью. Именно от размера зерен зависит прочность и газопроницаемость смесей.

  Сферы применения

  Формовочный песок широко применяют в строительной области. Речь идет о штукатурных работах, изготовлении бетонных конструкций, засыпке фундамента, создании дорожного полотна и разработке ландшафтного дизайна.

  При строительстве применяется именно речная разновидность. Она отлично пропускает воду и обладает прекрасной сыпучестью.

  Формовочный песок применяется в металлургической отрасли в качестве надежного наполнителя для чугунного литья. Для литейного производства используют именно кварцевый песок. Тощие и жирные разновидности актуальны для изготовления форм при создании отливок из цветных сплавов. Что касается обогащенного песка, то его используют для получения стержней в горячей и холодной оснастке.

  Также данный материал является важным компонентом в системе фильтрации воды. Формовочные пески входят в состав строительных смесей и растворов. При изготовлении наливных полов и декоративной штукатурки также применяют различные разновидности песка. Его используют в роли абразивного материала, очищая от ржавчины металлические детали. Также формовочный песок применяют при тушении возгорания электрических бытовых приборов.

  
  

  
  

  О том, как сделать формовочную смесь, смотрите в следующем видео.

  Разновидности и выбор песка для бетона

  Существует мнение, что подобрать песок для цементной смеси не очень сложно. Но это не так, ведь существует несколько видов этого сырья, и от их параметров многое зависит. Поэтому важно знать, какой песок нужно использовать для изготовления раствора при различных видах строительных работ.

  
  

  
  

  Зачем нужен?

  Приготовить бетонный состав максимально хорошего качества будет сложным заданием, но без этого ни одно строительство не проходит.

  Для начала перечислим основные компоненты цементного раствора, используемого при строительных работах. Это вода, цемент, песок и щебень. Все эти ингредиенты предназначены для выполнения определенных задач. Если приготовить раствор из одного цемента, разведенного водой, то после высыхания он начнет растрескиваться, и в нем не будет необходимой прочности.

  
  

  
  

  Основная цель песка в растворе из бетона — это обеспечить дополнительный объем и обволакивать второй наполнитель (щебень, гравий), занимая пространство и формируя смесь.

  Кроме всего прочего, наличие в растворе сыпучих материалов значительно снижает его стоимость.

  От свойств раствора во многом зависит прочность монолитной заливки, ремонтных работ. Песок будет полезен только в том случае, когда он правильно подобран и его не слишком много или мало. Когда его в растворе чересчур много, то бетон получится непрочным, и легко будет крошиться, а также разрушаться под воздействием атмосферных осадков. Если песка недостаточно, то в заливке будут появляться трещины или впадины. Поэтому очень важно правильно соблюдать пропорции смеси.

  Требования

  Как и ко всем компонентам в бетонном растворе, к песку тоже предъявляются определенные требования. Характеристики натуральных подобных материалов и полученных методом дробления отсева (кроме изготовленного путем перемалывания горных пород) перечислены в ГОСТе 8736-2014. Он распространяется на данные компоненты бетонного раствора, применяемые при строительстве разнообразных объектов.

  Исходя из размера фракций и присутствия в нем примесей, песок, согласно эталону, разделен на 2 класса. В первом размер песчинок более крупный и отсутствует пыль или глина, которая негативно влияет на прочность раствора и его морозоустойчивость. Количество примесей не должно превышать 2,9% от общей массы.

  
  

  
  

  Этот класс сыпучего материала считается более приоритетным и рекомендуется для приготовления цементных смесей.

  По размеру частиц песок делится на множество групп (очень тонкий, тонкий, очень мелкий, просто мелкий, средний, крупный и очень крупный). Размеры фракций указаны в ГОСТе. Но в реальности строители условно делят его на следующие группы:

  
  

  
  

  
  

  Вторым после размера частиц, но не менее важным требованием к песку является влажность. Обычно данный параметр равняется 5%. Эту цифру можно изменить, если его подсушить или он дополнительно увлажнен осадками, соответственно 1% и 10%.

  От влажности зависит, сколько воды добавлять при приготовлении раствора. Эту характеристику лучше измерять в лабораторных условиях. Но если есть острая необходимость, то это можно проделать и прямо на месте. Для этого достаточно взять песок и сжать его в ладони. Полученный комок должен рассыпаться. Если этого не случилось, значит, влажность более 5 процентов.

  Еще один параметр – это плотность. В среднем она бывает 1,3-1,9 т/куб. м. Чем меньше плотность, тем больше в песчаном наполнителе различных нежелательных примесей.

  Если же она чрезвычайно высока, это говорит о повышенной влажности. Такая важная информация должна быть прописана в документах на песок. Наилучшим показателем плотности считается 1,5 т/куб. м.

  И заключительной характеристикой, на которую следует обращать внимание, является пористость. От этого коэффициента зависит, насколько в будущем бетонный раствор будет пропускать влагу. Данный параметр на месте строительства не может быть определен – только в лаборатории.

  Со всеми размерами фракций, плотностью, коэффициентами пористости и влажностью можно подробно ознакомиться, изучив соответствующий ГОСТ.

  Обзор видов

  Для изготовления раствора на строительных площадках может применяться натуральное или искусственное сырье. Оба вида песка в некоторой степени влияют на прочность структуры бетона в будущем.

  По своему происхождению этот сыпучий материал делится на морской, кварцевый, речной и карьерный.

  Все они могут добываться открытым способом. Рассмотрим все типы.

  Речной

  Этот вид добывается в руслах рек при помощи земснарядов, которые вбирают в себя песчаную смесь с водой и перемещают ее на площадки для хранения и высыхания. В таком песке практически нет глины и очень мало камней. По качеству он один из лучших. Все фракции у него имеют одинаковую овальную форму и размер. Но есть минус – при добыче нарушается экосистема рек.

  Морской

  Является самым качественным. По своим параметрам он похож на речной, но в составе присутствуют камни и ракушки. Поэтому перед применением ему требуется дополнительная очистка. И так как его добывают со дна моря, цена его довольно высока по сравнению с остальными видами.

  Карьерный

  Извлекают из толщи земли в специальных песчаных карьерах. В его составе присутствуют глина и камни. Поэтому он не применяется без мер очистки, но его цена самая низкая из всех.

  Кварцевый

  Имеет искусственное происхождение. Его получают путем измельчения горных пород. Молотый песок практически не имеет в своем составе ненужных примесей, так как его очищают сразу в процессе производства. Хоть он однороден по составу и очищен, но имеется и недостаток – высокая стоимость.

  Так как песок является одним из элементов бетона, то от размера фракций зависит его вязкость: чем она выше, тем меньше понадобится цемента для приготовления раствора. Этот параметр называется модулем крупности.

  Чтобы высчитать его, надо сначала хорошенько высушить и затем просеять песок через два сита, с различным размером ячейки (10 и 5 мм).

  В нормативных документах для обозначения этого параметра принято обозначение – Мкр. Для каждого песка он разный. Например, у кварцевого и карьерного он может быть от 1,8 до 2,4, а у речного – 2,1–2,5.

  В зависимости от значения этого параметра сыпучий материал согласно ГОСТ 8736-2014 делится на четыре вида:

  • мелкий (1-1,5);
  • мелкозернистый (1,5-2,0);
  • среднезернистый (2,0-2,5);
  • крупнозернистый (2,5 и выше).

  Советы по выбору

  Чтобы разобраться, какой песок наиболее подходит, первым делом следует выяснить, какие работы по строительству будут выполняться. Руководствуясь этим, нужно выбирать вид и тип, при этом обращая внимание на цену сырья.

  Для укладки кирпичных изделий или блоков оптимальным выбором станет речной песок. Для этой задачи у него оптимальные параметры. Для удешевления имеет смысл добавить сыпец, извлеченный из песчаного разреза, но тут важно не переусердствовать.

  Если нужно залить монолитное основание, то наиболее подходящим для этой смеси станет песок речной с мелкими и средними частицами. Можно добавить совсем немного промытого песка из карьера, но стоит помнить, что вкрапления глины из него полностью не удаляются.

  Если нужно построить что-то особо прочное, например, основание зданий или блоки из бетона, то можно применить морской, а также кварцевый сыпучий материал.

  Они придадут изделиям прочность. За счет большей пористости вода из раствора выходит быстрее, чем из других видов песчаного сырья. В свою очередь, эти виды хорошо зарекомендовали себя при штукатурке. Но в связи с тем, что их добыча затруднена, то и стоить они будут существенно дороже – и это нужно знать.

  Карьерный песок является самым распространённым и в то же время в наибольшей степени загрязнённым различными добавками. Не советуют искать применение ему при возведении каких-либо элементов, где требуется особая надежность. Зато он прекрасно подходит для укладки под плитку, выравнивания площадок под фундаментные блоки, создания дорожек в саду. Огромным плюсом является низкая цена.

  
  

  
  

  Расчет количества

  Если для раствора брать цемент марки М300 или ниже и использовать мелкозернистый песок с крупинками размером менее 2,5 мм, то такая смесь подойдет только для обустройства фундаментов для жилых домов, высотой не более одного этажа, либо гаражей и хозяйственных построек.

  Если на основание будет нагрузка большая, то следует использовать цемент марки не ниже М350, и размер песчинок должен быть не менее 3 мм.

  Если вы хотите получить бетон максимально качественный, то важнейшим принципом при его изготовлении является подбор правильных пропорций между основными компонентами.

  В инструкции можно найти очень точную рецептуру раствора, но в основном используют такую схему – 1х3х5. Расшифровывается она так: 1 доля цемента, 3 части песка и 5 – щебеночного наполнителя.

  Из всего перечисленного можно сделать вывод, что подобрать песок для раствора не так-то и просто, и к этому делу надо подойти ответственно.

  О том, какой песок годится для стройки, смотрите далее.

  Литье в песок + глина в домашних условиях

  
  

  
  Всем привет! Хочу поделиться с вами своим опытом литья в песчано-глиняную форму.

  В прошлый раз (вы можете найти эту статью в моем профиле) я лил алюминий по выжигаемой модели, т.е. вырезал модель из пенополистирола и просто засыпал песком. И некоторые из вас подметили, что к процессу я отнесся довольно небрежно. Все верно, целью было просто опробовать технологию и я совсем не заморочился с качеством отливки. Признаю это. В этот раз я постараюсь сделать все более аккуратно. Весь процесс с пояснениями есть на видео, но я так же распишу все сейчас и в текстовом формате. Поэтому, приятного просмотра и прочтения!

  Многие кустарные источники пишут, что нужно смешать то-то и то-то «по вкусу», т.е. предлагают выяснять все опытным путем. Это неплохой для понимания, но долгий для получения результата процесс. Поэтому я нашел неплохой учебник-методичку по художественному литью в песок ( «Художественное литье: учебное пособие для учащихся средних профессионально-технических училищ» , Борис Никитич Зотов, 1982 г.). Я не претендую на какой-то профессионализм. Нет-нет! Это вообще моя первая отливка по технологии из этого учебника. Я тот еще кустарь, поэтому, все советы и обоснования ошибок от вас я приму с честью и буду рад, если вы поправите меня! Да и дочитал я лишь до части формовки смеси. Уже после отливки выяснил пару моментов по расплаву и термической обработки отливки…

  Из инструментов и прочего нам понадобится:

  • емкость для смешивания всего и вся;
  • мешалка (тут можно обойтись и руками, но если она у вас есть- хорошо);
  • заранее изготовленные рамки для формовки, чтобы половинки формы ровно стыковались без смещения;
  • печка;
  • сито для просеивания песка и глины;
  • мерный стаканчик, либо глаз-алмаз;
  • кисточка для нанесения талька и очистки формы;
  • модель, которую будем отливать;
  • пара отрезков труб или банок или чего угодно диаметром 80-100 мм и высотой 50-80 мм (для формовки литников, тут так же можно обойтись и руками- слепить бублик, но с банками будет аккуратнее и проще =)
  • тонкостення трубка диаметром 20+- мм. для формовки литников;
  • слесарный инструмент для обработки отливки;
    (список собрался довольно емкий, но все инструменты пустяковые и большая их часть может найтись в хозяйстве).

  Необходимые в процессе материалы:

  • сам металл под заливку (в моем случае алюминий);
  • песок кварцевый (речной тоже подойдет, но форма будет менее прочной);
  • бентонитовая глина;
  • вода;
  • тальк \ угольная пыль \ графит.

  Для изготовления формовочной смеси нам понадобится:

  • просеянный кварцевый песок в количестве, чтобы можно было заполнить нашу форму и литники. Примем песок как целую часть- единица (1) или 100% для удобства расчета;
  • бентонитовая глина. Ее нам понадобится 0.15-0.20 (15-20%) от общей массы песка;
  • вода. Влажность смеси должна оставлять около 0.06 (6%) от общей массы песок+глина (да-да, брал песок за целую часть, а теперь уже целая часть это песок+глина).

  
  

  Сперва смешиваем просеянный песок с просеянной глиной.

  Хорошо смешиваем на сухую. Иначе, если делать это одновременно с водой, вы намучаетесь в попытке разбить комки сырой глины.

  Для увлажнения смеси удобно пользоваться распылителем. Он позволит равномерно распределить влагу, но если его нет, то просто добавляйте воды по чуть-чуть.

  Уделите достаточно времени для перемешивания смеси. Она должна получиться однородной и быть полностью смочена водой (тех 6 процентов с лихвой хватит на это)

  
  

  
  

  
  

  По прошествии часа, смесь значительно изменяет свои свойства в лучшую сторону- меньше липнет к рукам и хорошо сохраняет форму, если сжать горстку в кулак (Это, кстати, народный способ проверить качество смеси- возьмите горстку получившейся смеси в руку и сожмите ее. А когда разожмете руку, то смесь должна повторить изгибы пальцев и ладони. После чего попробуйте сломать ее пополам. Если комок сломается ровно пополам и не рассыпется — это то. что нам и нужно)

  Теперь переходим к процессу формовки.

  
  

  
  

  Устанавливаем заготовленную рамку на ровную поверхность и насыпаем смесь в форму. Не спешите засыпать все и сразу. Насыпьте треть и утрамбуйте ее, чтобы песок заполнил все уголки формы. Я сперва делаю песчаное дно — засыпаю песок, трамбую его, а потом засыпаю форму целиком без трамбовки и вдавливаю в рыхлый песок модель. Перед установкой модели, неплохо было бы ее посыпать тальком, чтобы она не прилипала к смеси. Пальцами утрамбовываю по периметру и досыпаю по необходимости смесь. Было бы проще, если бы модель делилась пополам, но это другая история. У нас есть конкретный пример. Поэтому и последовательность именно такая. Трамбовать удобно небольшим деревянным бруском — он достаточно прочный и тяжелый для комфортного процесса. После чего этим же бруском выравниваем поверхность. Модель должна засыпаться ровно по центру,так как имеет скругления. Чтобы при ее вынимании форма не разрушилась, пришлось немного напрячься, но я справился. Справитесь и вы!

  Когда первая половина формы утрамбована и выровнена, постукивая тем же бруском по форме расшатываем ее слегка и пробуем вынимать. Все извлеклось хорошо, а форма отпечаталась как надо? Хорошо, тогда время вернуть модельку в форму и пройтись кисточкой с тальком или графитом по всей площади поверхности формы и модельке в том числе. Это необходимо для того, чтобы вторая половина формы не прилипла к модели и нижней половинке формы.

  
  

  Вторую часть трамбовать проще — просто подсыпаем песок и равномерно трамбуем, пока не заполним все целиком.

  
  

  
  

  Важно помнить, что если трамбовка будет недостаточной и смесь останется рыхлой, то она разрушится еще до литья или в процессе заливки. Если трамбовать чрезмерно сильно, то песок спрессуется и газопроницаемость формы будет плохой, что может привести к браку отливки, так как пары и газы будут плохо удаляться из формы в процессе литья.

  Аккуратно снимаем верхнюю половину и смотрим что у нас получилось. С первой половинки моделька должна выходить хорошо (ведь мы ее уже вынимали). Со второй половинки точно так же, с постукиваниями, вынимаем модель. Осматриваем результат и если он нас устраивает, значит у нас получилось и осталось совсем немного перед отливкой.

  Теперь нужно проделать заливные отверстия в форме. С этим отлично справится тонкостенная трубка (я использовал трубу от пылесоса). У меня немного не хватило высоты рамок и часть модели виднелась снаружи. Это место и стало одним из двух литников.

  
  

  Так же важно сделать песочные воронки, через который будет поступать металл в форму. Они нужны для удобства литья, а так же для того, чтобы при остывании подпитывать отливку металлом при усадке. На некоторых сплавах усадка особенно заметна.

  Воронки можно формовать как руками, так и используя подручные формы (я использовал кофейные банки и все ту же трубку от пылесоса).

  
  

  Процесс формовки закончился. И форма пригодна для литья. Убираем модель, продуваем песчинки, которые могут попасть в отливку и собираем форму на место, где будет проходить заливка.

  Дело за малым — разжечь печь, расплавить алюминий и залить.

  
  

  Так как опыт мой невелик в отличии от лени, то на отливке были пару мест, где форма разрушилась и металл слегка растекся. Но ничего, больше не меньше — можно и спилить. Так что моя лень при формовке вспоминалась все то время, что я обрабатывал деталь.

  Помните, что формовочная масса пригодна для формовки долгое время, так что смело начинайте формовку сначала, если вдруг форма разрушится слегка или вы найдете другие косяки. Лучше делать это все на тех подготовительных этапах. Сэкономите время.

  Автор статьи “Литье в песок + глина в домашних условиях” Bonn Factory

  Смотрите так же:

  Читайте также:

    
  • Медицинский металл из чего
    
  • Измерение температуры расплавленного металла
    
  • Какой металл царапает стекло
    
  • Тяжелые металлы в воде очистка
    
  • Легирование металлов от коррозии