Формувальні піски

Технологічні властивості формувальних і стержневих сумішей багато в чому залежать від властивостей формувальних пісків, застосовуваних для їхнього приготування.

Формувальні піски — це осадові гірські породи, що утворилися в результаті послідовного відкладення мінеральних речовин, а також вивітрювання опадів з різних природних розчинів. Формувальні піски добувають у спеціальних кар'єрах. Розробку родовищ піску і глини ведуть відкритим способом. Якщо пісок містить домішки або має неоднорідний зерновий склад, то на кар'єрах його збагачують — звільняють від сторонніх домішок (залишків рослин, глини, вапняку), а також розділяють на фракції по розмірах зерен.

Найчастіше для готування формувальних і стержневих сумішей застосовують кварцові піски, що досить широко поширені в природі, а тому дешевше інших і разом з тим мають необхідні властивості, головне з який — вогнетривкість.

Основною складовою частиною цих пісків є мінерал кварц (кремнезем), що представляє собою хімічну сполуку SiО₂ щільністю 2,5—2,8 г/см³, температура його плавлення 1713 °С. При нагріванні кварц переходить в інші кристалічні модифікації, що супроводжується зміною його обсягу:

• при 573 °С α-кварц переходить у β-кварц, обсяг змінюється ±2,4 %;

• при 870 °С β-кварц → β-тридиміт, зміна обсягу 15,1 %;

• при 1470 °С β-тридиміт → β-кристобаліт, зміна обсягу 4,7 %;

• при 1473 °С β-кристобаліт → розплав, зміна обсягу 0,1 %.

Крім кварцу пісок може містити польові шпати, слюду, оксиди заліза, гідрати оксидів заліза, карбонати, а також глинисті мінерали. Ці домішки додають піску різне фарбування і погіршують його властивості, знижуючи температуру плавлення.

У природних умовах у воді разом з великими піщинами осідають і дрібні, тому в пісках знаходяться зерна розміром від декількох міліметрів до декількох мікрометрів. Умовилися зерна розміром менш 22 мкм незалежно від їхнього хімічного складу відносити до глинистої складової, а зерна більш 22 мкм — до піщаної основи.

Маркування формувальних пісків

Основною частиною формувальних пісків, які найбільш часто використовуються для виготовлення форм i стержнів, є зерна кварцу. Крім їх до складу багатьох пісків входять глиняні мінерали в кількості, не більше 50%.

Формувальні піски в залежності від масової частки глиняної складової діляться на кварцові (К), тощі (Т), жирні (Ж).

Кварцові та тощi формувальні піски діляться на групи в залежності від масової частки глиняної складової, діоксиду кремнію, коефіцієнта однорідності та середнього розміру зерна, жирні - від межі міцності при стисканні у вологому станi i середнього розміру зерна.

Кварцові піски містять до 2,0% глиняної складової. Групи кварцових пісків приведені в табл.4.1.

Тощi піски містять вiд 2,0 до 12,0% глинястої складової. Групи тощих пісків приведені в табл.4.2.

Маркування кварцових i тощих пісків складається iз позначення груп за масовою часткою глинястої складової, масовою часткою дiоксида кремнію, коефіцієнту однорідності та середнього розміру зерна.

ПРИКЛАД: 2К₁О₂ 016 ГОСТ2138-91

Таблиця 4.1.

Група	Характеристика кварцових пісків
	масова частка глинястої складової %(не більше)	масова частка діоксиду кремнію, % (не більше)	коефіцієнт однорідності, %	середній розмір зерна, мм
1 2 3 4 5	0,2 0,5 1,0 1,5 2,0
К1 К2 К3 К4 К5		99,0 98,0 97,0 95,0 93,0
О1 О2 О3 О4 О5			більше 80,0 70,0 - 80,0 60,0 - 70,0 50,0 - 60,0 до 50,0
01 016 02 025 03				до 0,14 0,15 - 0,18 0,19 - 0,23 0,24 - 0,28 більше 0,28

Жирні піски містять від 12,0 до 50,0 % глиняної складової. Групи жирних пісків приведені в табл. 4.3.

Маркування жирних пісків складається із груп за межею міцності під час стискання у вологому стану i середнього розміру зерна.

ПРИКЛАД: Ж₂ 016 ГОСТ 2138-91

Таблиця 4.2.

Група	Характеристика тощих пісків
		масова частка глинястої складової, %(не більше)	масова частка діоксиду кремнію, % (не більше)	коефіцієнт однорідності, %
середній розмір зерна, мм1 2 3	4,0 8,0 12,0	.
Т1 Т2 Т3		96,0 93,0 90,0
О1 О2 О3 О4 О5			більше 80,0 70,0 - 80,0 60,0 - 70,0 50,0 - 60,0 до 50,0
01 016 02 025 03				до 0,14 0,15 - 0,18 0,19 - 0,23 0,24 - 0,28 більше 0,28

Таблиця 4.3.

Група	Характеристика жирних пісків
	межа міцності під час стискання у вологому стані, МПа	середній розмір зерна, мм
Ж1 Ж2 Ж3	більше 0,08 0,05 - 0,03 до 0,05
01 016 02 025 03		до 0,14 0,15 - 0,18 0,19 - 0,23 0,24 - 0,28 більше 0,28