Литейный песок: виды, свойства и как выбрать подходящий литейный песок.

Когда говорят о “литье в песчаные формы”, это звучит просто — металл заливается в песчаную форму. Но на самом деле песчаный литьевой песок — это не просто “песок”. Это специально разработанный материал для форм, и он незаметно влияет на многие важные параметры: качество поверхности, стабильность размеров, риск дефектов и объем механической обработки, необходимый для получения изделия по чертежу.

Если вам когда-либо доводилось получать отливку, которая выглядела хорошо, но плохо обрабатывалась, имела неожиданные пористые образования (фактически, включения песка или пригорание) или требовала дополнительного удаления материала для очистки поверхности, то система песчаной обработки часто играла свою роль. В этой статье на практике объясняется, что такое литейный песок, какие существуют типы, какие свойства наиболее важны и как выбор песка влияет на время обработки и общую стоимость.

Что такое песчаный литьевой песок?

Песок для литья в песчаные формы — это гранулированный материал, используемый для создания полости формы, которая придает металлическую деталь нужную форму. В процессе производства песок смешивается со связующим веществом для создания формы, которая может сохранять форму, пропускать газы и выдерживать температуру расплавленного металла достаточно долго для затвердевания. После заливки и охлаждения форма разбивается для извлечения отливки, а песок, как правило, в некоторой степени регенерируется и используется повторно.

Важно отметить, что “обычно используется повторно”: большинство литейных заводов используют контролируемую систему песчаных смесей, а не однократное использование песка. Это означает, что стабильность свойств песка и контроль за его повторным использованием часто имеют такое же значение, как и сам тип песка.

Почему песок так важен для качества поверхности и механической обработки

Песок влияет на вашу часть тела двумя очевидными способами:текстура поверхности а также размерная изменчивость—а также в нескольких менее очевидных аспектах, таких как износ инструмента, трудозатраты на очистку и риск дефектов. Более крупный песок, как правило, дает более шероховатые поверхности, что может означать увеличение объема механической обработки или шлифовки для очистки. Более мелкий песок может улучшить качество поверхности, но он также может снизить проницаемость и увеличить количество дефектов, связанных с газом, если система не настроена должным образом.

С точки зрения механической обработки, проблемы, связанные с песчаной обработкой, проявляются в виде трудноочищаемых поверхностей, локальных разрывов, износа инструмента (особенно при наличии пригоревших частиц или включений) и непостоянного припуска на заготовку. Хорошо контролируемая система песчаной обработки, как правило, позволяет получать отливки, более предсказуемые в отношении приспособлений и обработки, с меньшим количеством неожиданностей при начале резки.

Основные типы литейного песка, используемые в песчаном литье.

Большинство покупателей услышат описание песка двумя способами: по следующим критериям: базовый песок (минерал) и посредством система переплета (как скреплена форма).

Основные типы песка (минерал)

Кварцевый песок является наиболее распространенным базовым песком, используемым в литье в песчаные формы, поскольку он широко доступен и экономически выгоден. Для более жестких требований — более высоких температур, сниженной реакционной способности или улучшения качества поверхности — литейные заводы могут использовать специальные пески, такие как хромит, циркон или оливин, в зависимости от сплава, геометрии отливки и чувствительности к дефектам. Выбор базового песка влияет на огнеупорность (термостойкость), термическое поведение и вероятность возникновения реакций на границе раздела металл-форма.

Системы связующих веществ (способ изготовления пресс-формы)

Часто встречаются сырой песок (глина + вода), песок на смоляном связующем (обычно используемый для форм и стержней, не требующих обжига) и другие химические системы, применяемые для достижения определенных эксплуатационных характеристик. Выбор связующего вещества сильно влияет на прочность формы, газообразование, способность к разрушению (насколько легко песок отслаивается после отливки) и профиль риска возникновения дефектов, таких как удары, пригорание или включения песка.

Свойства песка, которые действительно определяют ваши результаты.

Люди говорят о “качестве песка”, но на самом деле имеют в виду ряд измеримых характеристик, которые влияют на эффективность формования, заливки и вытряхивания.

Размер и распределение зерен Это основные факторы. Более мелкий песок, как правило, обеспечивает лучшую чистоту поверхности и более четкие детали, в то время как более крупный песок улучшает проницаемость и снижает риск образования газовых камер. Но дело не только в “мелком против крупного” — распределение размеров зерен также имеет значение, поскольку оно влияет на плотность упаковки и на то, как газы выходят наружу.

Проницаемость Это важно, потому что расплавленный металл выделяет газы, и связующие вещества также могут выделять газы. Если форма не может «дышать», вероятность появления газовых дефектов или дефектов поверхности возрастает. Прочность Это важно, потому что форма должна сохранять форму под давлением металла и турбулентностью; слишком слабая форма чревата эрозией и включениями, слишком прочная – проблемами с выбиванием и повышенной склонностью к растрескиванию. Влажность и содержание связующих веществ Это имеет значение, потому что они изменяют силу и газообразование — зачастую быстро и непредсказуемо, если их не контролировать.

А ещё есть огнеупорность и тепловое поведение. Песок должен выдерживать высокие температуры, не вступая в реакцию, не спекаясь чрезмерно и не допуская проникновения металла. Термические свойства также влияют на такие дефекты, как прожилки и поверхностные линии, возникающие из-за расширения. Наконец, уровень регенерации и загрязнения Это имеет большее значение, чем большинство людей ожидает. Повторно используемый песок может содержать мелкие частицы, остатки разложившегося связующего вещества и иметь переменную влажность — все это может привести к дефектам в процессе, если система не контролируется.

Краткая схема «от объекта недвижимости к результату» (Почему вы видите то, что видите)

Вот почему “качественная отливка” часто является результатом стабильной песчаной системы, а не просто качественной заливки.

Обычные песчаные породы Дефекты литья и что они обычно означают

Многие дефекты, которые выглядят как “проблемы с металлом”, на самом деле являются проблемами, связанными с песчаной системой, то есть взаимодействием песка с металлом и условиями заливки.

Ожог и проникновение Это распространенные проблемы, поскольку они приводят к образованию твердых, сплавленных слоев, что увеличивает трудозатраты на шлифовку и механическую обработку. Часто они связаны с огнеупорностью песка, свойствами связующего вещества, температурой пресс-формы и локальными перегревами. Песчаные включения Это происходит, когда песок отслаивается и застревает в металле; их часто обнаруживают во время механической обработки, когда образуется полость или поверхность непредсказуемо разрывается. Обычно это связано с прочностью пресс-формы, стойкостью к эрозии, турбулентностью литникового канала и качеством стержня.

Прожилки и линии поверхности, связанные с расширением Часто это связано с особенностями термического расширения, особенно в чувствительных сплавах и геометрических формах. Эрозия и образование корочек Это может указывать на слабые поверхности формы, плохое уплотнение или агрессивные пути течения. дефекты газа Это явление может возникать при низкой проницаемости или высокой газообразующей способности — часто на него влияют выбор связующего вещества, влажность, вентиляция и состояние рекультивированного песка.

Главное, что дефекты, связанные с песком, обычно имеют системную, а не случайную причину — и это хорошая новость, потому что системы поддаются контролю.

Как выбор литьевого песка влияет на припуск при механической обработке

Припуск на механическую обработку — это то, где незаметно накапливаются затраты. Если система песчаной обработки создает шероховатые поверхности или неравномерные размеры, в итоге требуется больше материала для гарантированной очистки, что увеличивает время цикла, количество инструмента и риск брака. При наличии пригоревших частиц или включений также может наблюдаться непредсказуемый износ инструмента и плохое качество обработки поверхностей.

Более стабильная песчаная система часто позволяет более точно контролировать геометрию отливки и получать более чистые поверхности, что означает возможность более тщательного планирования припусков на механическую обработку и при этом соответствовать чертежу за меньшее количество проходов. Это особенно ценно при обработке уплотнительных поверхностей, отверстий и базовых поверхностей, где однородность важнее “среднего качества”.”

Что спросить у поставщика о его системе пескоструйной обработки

Для снижения риска вам не нужно самостоятельно заниматься регулированием песчаных отложений — достаточно задать вопросы, которые покажут, контролируется ли песчаная система.

Если качество вашей детали имеет решающее значение или точность изготовления, целесообразно поинтересоваться, как они контролируют тонкость зерна, влажность/консистентность связующего вещества и соотношение регенерированных материалов. Если у вас были проблемы с пригоранием, включениями или газовыми дефектами в прошлом, спросите, какие типичные меры они принимают (и корректируют ли они соотношение песка/связующего вещества в зависимости от вашего сплава и геометрии). А если вы оптимизируете затраты на механическую обработку, уточните, какие поверхности будут отлиты до чистовой обработки, а какие будут подвергнуты механической обработке, чтобы стратегия формования и план припусков были согласованы.

Когда поставщики могут четко объяснить, как контролировать состав песка, это обычно отражается на стабильности отливки.

Часто задаваемые вопросы: Песок для литья в песчаные формы

Из чего делают литьевой песок?

Литье в песчаные формы Песок обычно представляет собой базовый песок (часто кремнеземный или специальный песок в зависимости от потребностей), смешанный со связующим веществом, которое позволяет форме и стержням сохранять форму во время заливки.

В чём разница между литьём в песчаные формы и литьём в формы из смолы?

Зеленый песок, в качестве связующего вещества в котором используется глина и вода, широко применяется для крупносерийного формования. Пески на основе смолы используют химические связующие вещества и обычно применяются для изготовления необожженных форм и стержней, где необходимы прочность и точность изготовления.

Влияет ли размер песчинок на качество поверхности при литье в песчаные формы?

Да. Размер зерен и их распределение оказывают сильное влияние на текстуру поверхности. Более мелкий песок, как правило, обеспечивает более гладкую поверхность, в то время как более крупный песок часто увеличивает шероховатость, но улучшает выход газов.

Что вызывает появление песчаных включений в отливках?

Включения песка обычно образуются, когда песок разрушается или отслаивается от формы или стержня и оказывается запертым в металле. Прочность формы, уплотнение, турбулентность литникового канала и целостность стержня — все это играет свою роль.

Почему в некоторых отливках наблюдаются следы пригорания или проникновения металла?

Пригорание и проникновение металла часто происходят, когда металл вступает в реакцию с поверхностью формы или вдавливается в структуру песка. На это влияют огнеупорность песка, свойства связующего вещества, локальные температуры и горячие точки.

Можно ли повторно использовать литейный песок?

Да, большинство литейных заводов перерабатывают и повторно используют песок. Ключевым моментом является контроль содержания мелких фракций, остатков связующего вещества, влажности и соотношения переработанного песка, чтобы свойства оставались неизменными от партии к партии.

Как песок влияет на механическую обработку после литья в песчаные формы?

Песок влияет на качество поверхности, вероятность образования пригоревших включений и стабильность размеров. Более чистые и стабильные системы песчаной обработки обычно уменьшают припуски на обработку, износ инструмента и необходимость доработки.

Какой песчаный раствор лучше всего подходит для литья в песчаные формы с жесткими допусками?

Единого универсального “лучшего” варианта не существует. Успех в достижении жестких допусков обычно достигается за счет правильного выбора песка и связующего вещества для сплава и геометрии, а затем за счет постоянного контроля системы, чтобы отклонения в процессе литья оставались предсказуемыми.

Вывод

Песок для литья в песчаные формы — это не просто фоновый материал, а один из важнейших факторов, определяющих однородность отливок. Размер зерна, проницаемость, прочность, контроль связующего вещества и стабильность при повторной обработке — все это влияет на качество поверхности, риск дефектов и предсказуемость последующей обработки. При хорошо контролируемой системе песчаных форм получаются более чистые отливки, более однородные заготовки, меньше неожиданностей при обработке на станках с ЧПУ и более высокая общая себестоимость.

Если ваша деталь чувствительна к допускам или качеству поверхности, стоит рассматривать систему песчаной обработки как часть производственного плана, а не как нечто второстепенное, поскольку самая простая механическая обработка начинается со стабильной отливки без дефектов.

В компании HDC Manufacturing мы сотрудничаем с надежными поставщиками оборудования для литья в песчаные формы и помогаем решать все ваши проблемы с профессиональной точки зрения, предоставляя высококачественные решения для литья в песчаные формы для вашего проекта.