Формовочный песок: назначение, марки, свойства, состав

Формовочный песок: назначение, марки, свойства, состав

Формовочный песок – это рыхлая осадочная порода, в состав которой входят зерна кварца фракцией 0,1–2,4 мм и глина. Согласно ГОСТу содержание диоксида кремния в нем должно быть не менее 90 %, оксидов щелочных и щелочноземельных металлов – в пределах 0,4–2 %, а оксидов железа – 0,2–1 %.

Песок для формовки литейных форм

Основным качественным показателем химического состава формовочных песков является содержание в нём кремнезёма SiO2. Чем выше его количество, тем выше качество песка.

Особенность зёрен кварца в том, что они очень твёрдые, имеют большую огнеупорность и прозрачность.

Именно поэтому кварцевые пески имеют светлый цвет. Различные цветные оттенки формовочному песку придают примеси. Чем меньше содержится в песке примесей, тем он светлее и тем выше его огнеупорные свойства.

В зависимости от содержания кремнезёма, глинистой составляющей, и вредных примесей по ГОСТ 2138-91 "Пески формовочные. Общие технические условия" различают несколько классов формовочных песков: обогащённые (Об1К, Об2К, Об3К), кварцевые (1К, 2К, 3К, 4К), полужирные (П), жирные (Ж), очень жирные (ОЖ).

Фракционный состав песка определяется путём просеивания через набор сит с размерами ячеек в диапазоне от 2,5 до 0,005 мм. Остаток песка, расположенный на трёх смежных ситах, называют основной фракцией песка. Её содержание не должно быть менее 70 %.

По размеру зёрен кварцевые формовочные пески классифицируются по следующим группам:

Этот вид литья является самым распространенным. В песчаные разовые формы отливают детали самых различных габаритов массой от сотен граммов до сотен килограмм. Процесс отливки в песчаные формы можно разделить на следующие этапы:

  • подготовка формовочных смесей;
  • изготовление моделей и стержней (стержень – это отдельная деталь формы, которая необходима для создания в отливке внутренних полостей, каналов, отверстий);
  • создание формы и подготовка ее к заливке;
  • заливка формы, т.е. литье;
  • освобождение детали из формы;
  • конечная обработка.

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.

Некоторые сведения о песке формовочном

Осадочная горная порода в виде мелких зерен минералов бывает природного и искусственного происхождения, а по назначению делится на песок формовочный и строительный. К последнему никаких требований по химическому составу не предъявляется, а вот на кварцевый песок естественного происхождения для формовки в части химии установлены требования ГОСТ: нормируется содержание диоксида кремния (не менее 90%), оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (0,4-2,0%) и оксиды железа (0,2-1,0%).

Песок – один из компонентов формовочной смеси, в ее состав входят также вспомогательные материалы и связующие вещества. Свойства и составы миксов подбирают в соответствии с регламентом на производство форм и стержней и необходимой конфигурации изделий, их массы и вида металла.

Свойства и характеристики кварцевого песка и сфера его применения

Кварцевый песок

Кварц — минерал, количество которого в природе является преобладающим. А кварцевый песок — смесь, получаемая после дробления кварца, величина его зернышек может варьироваться от 0,05 мм до 3 миллиметров. Сыпучий кварц можно получить в результате природного дробления камня либо же преднамеренного (искусственным способом). В необработанном виде в составе песка обычно присутствует масса примесей: карбонаты, полевые шпаты и прочие компоненты. Они определяют окраску материала. Например, молочно-белый оттенок кварцевого песка может свидетельствовать о том, что он на 99% состоит из кремнезема.

Назначение

Осадочная порода широко используется:

  • при литье в землю;
  • при производстве формовочных и стержневых смесей (чистый кварцевый песок);
  • для пескоструйной обработки;
  • в песочницах ж/д локомотивов (фракция 0,2–0,5 мм).

Крупнозернистый песок подходит для изготовления больших и толстостенных отливок с хорошими огнеупорными и газопроницаемыми свойствами. Мелкозернистый востребован для тонких отливок в цветном и художественном литье, чтобы получить более качественную поверхность.

Кварцевый песок с минимальным количеством вредных примесей используют для стального литья.

Тощий или жирный – с повышенным содержанием глины – для изготовления чугунных и цветных сплавов.

Используя метод литья в землю, с помощью формовочного песка можно изготовить множество деталей простой и сложной геометрической формы. Среди них простые кольца, колеса, элементы арматуры, заготовки для зубчатых колес, сложные корпусные детали и станины.

Чем мельче и чище песок, тем выше качество отливки

Формовочные материалы

К формовочным материалам, которые называются наполнителями или связующими, относятся минеральные и органические вещества, используемые для изготовления форм и стержней. Основными материалами являются песок, глина и отработанные, бывшие в употреблении смеси, связующие, добавки.

Пески

Для использования в литейном производстве применяют чистые пески, основной составляющей которых является кремнезем SiO2. Чистый кремнезем обладает высокой огнеупорностью 1713 °С, прочностью, твердостью, низкой химической активностью. В природном песке в виде примесей находятся оксиды железа, полевой шпат, слюда. Эти примеси снижают огнеупорность кремнезема, так как они образуют при заливке металла легкоплавкие силикатные соединения типа: (SiO2)n · FeO, Al2O3 · SiO2 и т. п. В зависимости от содержания примесей и глины пески разделяются на 7 классов. Самый высокий класс присваивается песку с содержанием глины не более 1% и кремнезема около 98%. Кварцевые пески содержат менее 2% глины и от 90 до 97% кремнезема. Другие сорта песка (тощие, полужирные, жирные) могут иметь до 30% глины. Для повышения качества песка его отмывают от глинистых и иных включений и получают обогащенный песок высших марок.

Большое значение имеет и размер зерен песка. По этому показателю пески рассеиваются на 8 групп – фракций. Самая тонкая фракция (пылевидная) имеет размер зерен около 0,05 мм, самая крупная (грубая) – 1 мм.

Глины

Глины применяются в качестве связующих добавок к пескам. При смачивании смеси водой вокруг частиц песка образуются гидратные оболочки, которые и выполняют роль связующих между зернами. В каолиновых глинах основным минералом является каолинит: Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O.

При нагреве в глине происходит постепенное и скачкообразное изменение свойств. При нагреве до 100 °С сцепление между частицами возрастает по мере удаления гигроскопической влаги. При более высоких температурах 350 – 650 °С связующие свойства падают.

Другим сортом глин являются бентонитовые глины, которые обладают более высокой связующей способностью.

Вспомогательные материалы

В случае необходимости приготовления более прочной формующей смеси, в особенности для изготовления стержней, вместо глины в песок добавляют в небольших (до 6%) количествах, связующие вещества. Эти вещества должны сообщить формовочной смеси высокую прочность, текучесть, хорошую газопроницаемость, хорошую выбиваемость, отсутствие прилипания к моделям.

Связующие добавки разделяют на три класса.

  • В класс А входят органические материалы, нерастворимые в воде, такие как олифа, льняное масло, канифоль, синтетические смолы, различные пеки (продукты нефтепереработки).
  • В класс Б входят органические связующие, растворяющиеся в воде: синтетические смолы, патока, коллоидные растворы органических веществ, декстрин.
  • В класс В входят неорганические вещества, растворимые в воде (жидкое стекло).

Производство кварцевого песка

Кварц — самый распространенный минерал в земной коре. Легко определить происхождение кварцевого песка вследствие процесса водной и ветровой эрозии. Из разрушенных и измельченных кварцсодержащих пород формируются месторождения кварцевого песка. Природный кварцевый песок добывается как открытым способом (из карьеров), так и закрытым способом в водоемах при помощи плавучих установок и земснарядов. В дальнейшем его очищают от многочисленных примесей, образующих до 90% от общего объема добываемого материала. Искусственный кварцевый песок изготавливается методом дробления пород, содержащих большой процент кварцевых включений.

Добытый или дробленый кварцевый песок дополнительно очищают и сортируют по фракциям (от 0,1 до 5 мм), для каждой из которых определена своя область применения. Обработка кварцевого песка выполняется в несколько этапов. Многоступенчатость обработки определяет довольно высокую стоимость подготовленного (чистого) кварцевого песка. Содержание кварца в подготовленном материале достигает почти 100%, чего не бывает в обычном карьерном или речном песке. Однородность химического состава и отличает кварцевый песок от обычного карьерного или речного песка.

Производство кварцевого песка

Мы производим и поставляем кварцевый песок, который применяется во многих областях человеческой деятельности. Отличное качество и выгодные цены. Звоните!

Свойства песков

Пластичность песка

Пластичность песка

Чтобы получить качественное изделие, исходные формовочные материалы, из которых приготавливают смесь, должны иметь определенные свойства, в совокупности определяющие параметры миксов. К основным характеристикам относят:

  1. Текучесть – способность смесевой массы заполнять опоку (ящик для литья без дна и верха) под воздействием внешних сил. Стенки ящика удерживают смесь при заливке металлом.
  2. Пластичность – способность к деформации и сохранению формы после извлечения модели из опоки. Состав смеси определяет этот показатель: влажность и количество глинистого материала – ключевые в песчано-глинистых миксах.
  3. Податливость – равномерная деформация при усадке после охлаждения отливки без образования трещин в изделии.
  4. Прочность – неразрушаемость в уплотненном состоянии в процессе формования, при перевозке и заливке металлом. Разрушаться не должна и конструкция, изготовленная из смеси.
  5. Газопроницаемость – способность пропускать через состав смеси избыточный воздух и газы, образующиеся при заливке расплава. Газовые раковины и пористость отливки – это следствие недостаточной проницаемости песков формовочных.
  6. Огнеупорность – стойкость к высоким температурам расплавов.
  7. Термохимическая характеристика определяет возможность образования пригара части песка к отливке при взаимодействии расплава с формой, что резко снижает качество изделия.

Характеристики кварцевого песка

Основной отличительной характеристикой кварцевого песка является то, что это мономинеральная смесь. Такая особенность определяет ценность материала в качестве промышленного сырья. Незначительное присутствие примесей в составе позволяет создавать стекло, главным преимуществом которого бы была высокая прозрачность.

Вторая важная характеристика кварцевого песка — межзерновая пористость. Если проводить сравнение песка из кварца с иными материалами, то можно сказать, что он обеспечивает оптимальную грязеемкость. Поэтому его часто используют в качестве фильтрующего материала. Особенно учитывая высокую износостойкость кварцевого песка.

Приготовление смесей

Подготовка материалов

Песок и глину подвергают сушке. Песок сушат в барабанных сушильных печах при 250 °С или в установках кипящего слоя дымовыми отходящими газами при 1000 °С. После сушки песок просеивают для удаления комьев, гальки и других посторонних кусочков.

Глину сушат при 250 °С, затем дробят до крупности 15 – 25 мм и размалывают в мельницах до фракции 0,1 мм.

Более экономичным является введение глины в формовочную смесь не в сухом виде, а в виде суспензии из 40% глины и 60% воды. Такую суспензию готовят в различных смесителях.

Отработанную смесь после выбивки из опок подвергают регенерации и измельчению в гладких валках, затем магнитной сепарации для удаления металлических остатков.

Смешивание компонентов

Перемешивание осуществляют в смесителях с вертикальными или горизонтальными катками. На рис. 140 приведена схема бегунов с горизонтальными катками. В корпусе 1 на вращающем валу 2 находятся два бегуна 5, с помощью траверсы 3 маятника 4 и шарниров 6 траверса соединена с катками. При вращении катки отклоняются к борту корпуса. Смесь поступает в бегуны сверху и плужками 7 поднимается со дна чаши и попадает под катки, которые разминают куски и перемешивают смесь. Готовая смесь удаляется через люк 8. Продолжительность одного цикла смешивания – 2 – 5 мин.

Песок для формовки литейных форм

После приготовления смесь поступает в бункеры-отстойники, в которых отстаивается для равномерного распределения влаги в смеси. На следующем этапе подготовки смесь поступает в аэраторы для разрыхления смеси. Схема аэратора представлена на рис. 141.

Песок для формовки литейных форм

Через загрузочное отверстие 3 смесь падает на вращающийся вал 7 с лопастями 2, которые бросают ее на свободно висящие цепи или прутья 4. Смесь разрыхляется и далее поступает на ленту конвейера и в бункеры над формовочными машинами.

Особенности кварцевого формовочного песка

Кварцевый формовочный песок отличается:

  • минимальной влажностью;
  • антистатичностью в процессе формовки;
  • высокими показателями огнеупорности, уплотняемости и однородности;
  • повышенной газопроницаемостью;
  • пористостью;
  • минимальными потерями после прокаливания.

Каждая партия формовочного песка маркируется в зависимости от следующих показателей:

  • количества глины от массы всего песка, которая в нем содержится;
  • количества кварца в песке;
  • однородности;
  • фракционного состава.

В нашей компании вы сможете купить обогащенный песок марок «1К1 О3 025» и «2К1 О3 016».

Первый расшифровывается как:

  • 2 — до 1% содержания глины;
  • К1 — 99% кварца;
  • О3 — средняя однородность 60-70%;
  • 025 — фракции 0,24- 0,27 мм и 0,14-0,18% для второй марки соответственно.

Это материал высшего качества с минимальным содержанием примесей и однородностью фракции в одной поставке, что сказывается на качестве произведенных форм для литья и их огнеупорных качествах. Изделия из данных марок практически не подвержены образованию пригара, в отличии от марок где массовая доля соответствует цифре 5.

Чем кварцевый песок отличается от обычного?

Обычный речной песок традиционно намывается из рек, и размер фракции так же, как и цвет, зависит от места добычи. Чаще всего речной песок имеет среднюю фракцию и высокую степень натуральной природной очистки, кроме того, здесь не содержится глина. Что касается природного кварцевого песка, то он является продуктом, получаемым при дроблении гранитных пород, и отличаясь от речных аналогов, диоксид кварца имеет свойство однородности и состоит из одного вида минерала. По внешнему виду природный кварцевый песок выглядит однородным, без примесей и имеет приятный белый цвет. Песчинки у него неправильной квадратной формы или имеют неровные остроугольные кромки, тогда как у речного песка каждая песчинка имеет округлую форму, а при рассмотрении смеси можно увидеть примесь донных илистых компонентов.

Кварцевый песок имеет большую способность к впитыванию грязи, чем речной аналог, кроме того, прочность песчинок диоксида кварца намного выше, чем у остальных мелкофракционных аналогов иного происхождения. Ввиду прочности и стойкости к истиранию, кварцевый песок высоко ценится и является необходимым сырьем для различных производственных сфер. Поэтому стоимость кварца значительно превышает цену речного песка, который применяется только в строительных целях – для наполнения смесей, выравнивания поверхностей, засыпки траншей.

Где применяется

Применение песка при укладке печи

Применение песка при укладке печи

Применение формовочных смесей может быть в качестве облицовочных, наполнительных и единых. Определяется это по контакту массы с расплавом:

Состав и химико-физические свойства кварцевого песка

Состав кварцевого песка регулируется ГОСТом 21-38, ТУ. Согласно этому ГОСТу в составе должны присутствовать не менее 95% оксида кремния, допустимо присутствие глины не более 1%, железа не более 1%. Влажность не должна превышать 10%. Цвет песка зависит от примесей в нем, так, наличие в составе титана придает песку розовый цвет, железа — бурый, чистый кварц имеет молочный оттенок либо не имеет цвета. Желтым обычно является обожженный песок.

Однако существуют и другие требования. Скажем, если песок предназначен для силикатной промышленности — он может делиться на три класса. Класс А должен иметь не менее 70% оксида кремния, В — не менее 60%, С — не менее 50%. Песок для стекольной промышленности делят по уровням светопрозрачности.

Кварцевый песок — очень твердый, тугоплавкий и огнеупорный материал, устойчивый к воздействию кислот и щелочей, не боится перепадов температур, а также является диэлектриком. Эти свойства позволяют использовать его в разных отраслях промышленности. Причем применение кварцевого песка в той или иной области зависит от его конкретных характеристик. Кварцевый песок, который предлагается у нас, прошел температурную обработку, которая требуется для устранения влаги и повышения качества песка.

Кварцевый песок фракции

Наливные полы и кварцевый песок

Данное полимерное покрытие для полов относится к декоративным материалам. Отличительными особенностями таких полов является:

  • Долговечность;
  • Прочность;
  • Идеальная гладкость без швов;
  • Гигиеничность;
  • Стойкость к износу;
  • Легкость эксплуатации и уборки.

Кварцевый песок используется в составе наливных полов с целью удешевить работы по заливке. Зачастую такие поверхности создают в условиях повышенной нагрузки на поверхность из бетона. Для придания привлекательности наливному полу, применяют лаки, воск или мастику.

Особенности производства

Получить чистый натуральный кварцевый песок можно на местах его природного залегания. Чаще всего строительный материал делают из песка, залегающего в ближайшем его месторождении, что значительно удешевляет себестоимость этого материала. Если требуется песок, обладающий определенными свойствами, то, возможно, что взять его потребуется из дальних регионов, поэтому цена такого материала будет несколько выше. Песок привозят расфасованным в биг-бегах по 1 тонне или в мешках по 50 кг.

Если песок требуется для постройки небольшого дачного сооружения, то вполне можно обойтись обычным речным песком, тогда как производство силикатного кирпича или стекольной продукции потребует применения высококачественного кварцевого минерала, который не подлежит замене другими мелкофракционными аналогами той или иной породы.

Радиоактивность

Радиоактивность измеряется в лабораторных условиях. Для использования материала в строительстве жилой зоны этот показатель не должен превышать 3 70 Бк/кг. Радиоактивность природных ископаемых может быть как результатом воздействия радиации от искусственно созданных объектов (например, радиоактивных отходов), так и следствием естественного фона нуклеосинтеза Земли.

Кварцевый песок, добываемый в нашем регионе, абсолютно экологичен и безопасен. Его радиоактивный фон не превышает 19,9 Бк/кг, что в 18,5 раз ниже границ самой безопасной группы! Этот материал можно использовать даже для очищения питьевой воды.

Классификация кварцевых песков в Российской Федерации

В России строительный кварцевый песок относят к нерудным материалам и характеризуют в соответствии с ГОСТом 8736-93.
В зависимости от происхождения строительные пески подразделяют на горный, карьерный, намывной, речной и морской кварцевые пески. Горный и карьерный пески, содержащие глину, пыль и камни, в основном, используют при строительстве дорог, засыпке коммуникационных и дренажных котлованов. Намывные, речные и морские кварцевые пески, прошедшие водную обработку, отличаются чистотой и отсутствием пыли и глины, что позволяет успешно применять их в качестве наполнителя в строительных и отделочных работах.

При выборе кварцевого песка для определенных нужд большое значение имеет форма частиц песка. Например, частицы морских песков часто отличаются округлой формой, что ограничивает их применение при пескоструйной очистке поверхностей, где песок выступает в качестве абразивного материала. В то же время округлая форма частиц для некоторых видов строительных смесей является преимуществом.

Наиболее универсальным кварцевым песком, подходящим для всех строительных работ, считают речной песок. Целесообразность его использования зависит от близости месторождения и цены.

По классу крупности кварцевые пески делят на крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий. Крупные пески наиболее востребованы для пескоструйных работ и водяных фильтров. Мелкие пески служат наполнителем в тонких штукатурках, шпаклевках и затирках, применяются для декоративной пескоструйной отделки зеркал, чистки декоративных металлических поверхностей.

Отдельными группами классифицируются формовочные и стекольные пески. В маркировке таких песков указывается содержание глинистых, оксида кремния и окислов железа и щелноземельных металлов. От состава пески зависит возможность его применения в литейном и стекольном производстве.

Кварцевый песок

Песок кварцевый лпк 5 технические характеристики ГОСТ

Типы кварцевого песка

По способу дробления различают песчинки искусственные и естественные. В специальных карьерах механическим путем добывают белый естественный окатанный песок.

Искусственным способом получают песок, дробя породу кварца на песчинки разного диаметра — фракции.

Также существуют различия песчинок по форме: округлые и колотые. Вторые имеют причудливые формы с множеством граней.

Кварцевый песок по своим характеристикам делится на марки. По ГОСТам, исходя из сферы применения, существуют стекольная, фракционная и формовочная.

Благодаря своим техническим характеристикам и необычному способу добычи — материал кварца стал одним из важнейших составных элементов промышленности. Высокая стоимость, в сравнении с обычным песком, не позволяет его использовать в простых строительных смесях. Кварцевый песок может иметь неоднородные песчинки, а его пористость зерен повышает грязеемкость, что делает его незаменимым фильтрующим материалом, а плотность позволяет стать связующим звеном в любой строительной смеси.

Добыча кварца

Минерал добывают из мест естественного залегания породы и в дальнейшем дробят на частички.

  • Открытый способ заключается в механическом методе добычи кварца в открытом карьере. Для начала на месте залегания породы снимается верхний слой земли — грунт, с помощью бульдозеров и самосвалов. Затем прокладываются подъездные пути, технологические траншеи. Завозится специальная техника — экскаваторы, скреперы и начинается процесс выработки.
  • Кварц залегает не только на поверхности земли, но также находится на дне рек и водоемов. Для добычи такого минерала используются гидромеханический метод — закрытый способ. На плавучей платформе закрепляют специальный насос для грунта. Специальный рыхлитель делает породу рассыпчатой, и только тогда она засасывается насосом и поступает в трубы. Попадая в систему — рыхлая порода доставляется на берег в специальные отвалы. Вода с песком после разделяется на грунт и воду, которую возвращают в реку. Как только, песок просохнет — он доставляется с помощью самосвалов к месту дальнейших операций обработки.

Оба способа не идеальны и получаемая смесь содержит примеси, в дальнейшем она подвергается дополнительной обработке. Она состоит в промывке, очистке от загрязняющих веществ и доведении до необходимой влажности.

Песок делится на несколько типов, по месту, где ведется добыча кварца:

  • Речной — самые чистые песчинки, плотность такого песка 1300 кг/м3.
  • Морской, содержит частички глины и осадочной породы.
  • Овражный содержит примеси грунта и ила, имеет острые формы и шероховатую поверхность.
  • Остроугольные, шершавые песчинки у горного песка.
  • Погребной (почвенный) — более подходящий для строительства, добывается открытым способом, чаще всего загрязнен грунтом и глиной.

ГОСТ 22551-77

При разгрузке судна грейферными кранами точечные пробы отбирают совком через равные интервалы времени по мере разгрузки непосредственно с вновь образованной поверхности песка в судне, а не из лунок.

Для контрольной проверки песка, выгружаемого из судов и укладываемого на карты намыва способом гидромеханизации, точечные пробы отбирают в соответствии с ГОСТ , пункт 2.

В случае использования при разгрузке песка ленточных конвейеров точечные пробы отбирают из потока песка на конвейере. При разгрузке каждого автомобиля отбирают одну точечную пробу. Число автомобилей определяют с учетом получения требуемого числа точечных проб по 5.

Песок кварцевый лпк 5 технические характеристики гост

Автомобили выбирают по указанию потребителя. Если партия состоит менее чем из десяти автомобилей, пробы песка отбирают в каждом автомобиле. Если конвейерный транспорт при разгрузке автомобилей не применяют, точечные пробы отбирают непосредственно из автомобилей.

Поверхность песка в автомобиле выравнивают, в центре кузова выкапывают лунку глубиной 0,,4 м. Из лунки пробы песка отбирают совком, перемещая его снизу вверх вдоль стенки лунки. Обмер песка проводят в вагонах, судах или автомобилях.

В строительстве, на производстве и во многих других сферах песок применяется довольно часто. Одним из лучших материалов считается тот, что полностью состоит из природного кварца.

Песок, отгружаемый в вагонах или автомобилях, взвешивают на автомобильных весах. Массу песка, отгружаемого в судах, определяют по осадке судна. Количество песка из единиц массы в единицы объема пересчитывают по значениям насыпной плотности песка, определяемой при его влажности во время отгрузки.

В договоре на поставку указывают принятую по согласованию сторон расчетную влажность песка. Приложение А обязательное.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий