Литейное производство с использованием песчаных форм.

Литье по песку: технология изготовления металлических изделий с использованием песчаных форм. Экономичный и распространенный метод литья, до 60% производства.

16 мин чтения

100%

Источник: Sand casting — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Процесс литья металла с использованием песка в качестве материала формы.

Литье в песчаные формы, также известное как литье по песку, – это металлолитейный процесс, характеризующийся использованием песка, известного как литейный песок, в качестве материала для изготовления формы. Термин "литье в песчаные формы" также может относиться к изделию, полученному в результате этого процесса. Изделия, отлитые в песчаные формы, производятся на специализированных предприятиях, называемых литейными заводами. В 2003 году более 60% всех металлических отливок было произведено методом литья в песчаные формы. Формы из песка относительно недороги и обладают достаточной огнеупорностью даже для использования в сталелитейном производстве. Помимо песка, с ним смешивается или присутствует подходящий связующий агент (обычно глина). Смесь увлажняется, как правило, водой, но иногда и другими веществами, для развития прочности и пластичности глины и придания агрегату свойств, необходимых для формования. Песок обычно удерживается в системе рамок или в литейных коробках, известных как колба. Полость формы и литниковую систему создают путем уплотнения песка вокруг моделей, называемых моделями, путем непосредственной вырезки в песке или с помощью 3D-печати.

Образцы

На основе чертежей, предоставленных дизайнером, опытный мастер-выкройщик изготавливает модель отливаемого изделия из дерева, металла или пластика, например, из пенополистирола. Песок может быть отшлифован, подметен или уплотнен для придания формы. Металл при затвердевании сжимается, причем это сжатие может быть неравномерным из-за неоднородного охлаждения. Поэтому модель должна быть немного больше готового изделия, эта разница называется припуском на усадку. Для разных металлов используются разные масштабные линейки, поскольку каждый металл и сплав сжимается на величину, отличную от всех остальных. Модели также имеют выступы для формования стержней, которые создают направляющие внутри форм для размещения песчаных стержней. Эти стержни, иногда армированные проволокой, используются для создания внутренних выступов и полостей, которые невозможно отлить с помощью верхней и нижней форм, например, внутренних каналов клапанов или каналов охлаждения в блоках двигателей. Система литниковых каналов, обеспечивающая подачу металла в полость формы, включает литник, различные питатели, поддерживающие постоянную подачу металла, и литники, соединяющие систему литниковых каналов с полостью отливки. Газы и пар, образующиеся при литье, выходят через пористый песок или через стояки, которые добавляются либо непосредственно в модель, либо в виде отдельных деталей.

Инструменты

Помимо узоров, литейщик песчаных форм мог также использовать инструменты для создания отверстий.

Складочная коробка и материалы

Для изготовления образца готовится многокомпонентная форма для литья (известная как литейная колба, верхняя и нижняя половины которой соответственно называются формовой и опочной колбами). Формовочные коробки изготавливаются из сегментов, которые могут быть зафиксированы друг с другом и закрываться концевыми крышками. Для простого объекта, плоского с одной стороны, нижняя часть коробки, закрытая снизу, заполняется формовочным песком. Песок уплотняется вибрационным способом, называемым трамбовкой, и в данном случае периодически выравнивается. Поверхность песка может быть стабилизирована связующим составом. Модель помещается на песок, и добавляется еще один сегмент формовочной коробки. Дополнительный песок трамбуется поверх и вокруг модели. Затем на коробку устанавливается крышка, и она переворачивается и отсоединяется, чтобы разделить половины формы и извлечь модель вместе с литниковой и газоотводящей системами. Может быть добавлено дополнительное связующее, и любые дефекты, возникшие при извлечении модели, устраняются. Коробка закрывается снова. Это формирует "зеленую" форму, которую необходимо высушить перед заливкой горячего металла. Если форма недостаточно высушена, может произойти паровой взрыв, разбрызгивающий расплавленный металл. В некоторых случаях песок смазывается маслом вместо увлажнения, что позволяет проводить литье без ожидания высыхания песка. Песок также может быть связан химическими связующими, такими как фурановые или аминно-отверждаемые смолы. Аддитивное производство (АМ) может использоваться при подготовке песчаной формы, так что вместо формирования песчаной формы путем трамбовки песка вокруг модели, она изготавливается методом 3D-печати. Это может сократить сроки изготовления отливки за счет исключения изготовления модели. Помимо замены традиционных методов, аддитивное производство может дополнять их в гибридных моделях, например, путем изготовления различных АМ-печатных стержней для полостей, полученных с использованием традиционной модели. Песок также обладает размерной нестабильностью, связанной с переходом кварца из альфа-кварца в бета-кварц при 680 °C (1250 °F). Часто добавляют горючие добавки, такие как древесная мука, чтобы создать пространство для расширения зерен без деформации формы. Поэтому используются оливин, хромит и т.п., поскольку они не имеют фазового перехода, вызывающего быстрое расширение зерен. Оливин и хромит также обладают большей плотностью, что способствует более быстрому охлаждению металла и, следовательно, формированию более мелкозернистой структуры металла. Поскольку они не являются метаморфическими минералами, они не содержат поликристаллов, присутствующих в кремнеземе, и, следовательно, не образуют опасных частиц субмикронного размера.

A multi part molding box (known as a casting flask, the top and bottom halves of which are known respectively as the cope and drag) is prepared to receive the pattern. Molding boxes are made in segments that may be latched to each other and to end closures. For a simple object—flat on one side—the lower portion of the box, closed at the bottom, will be filled with a molding sand. The sand is packed in through a vibratory process called ramming, and in this case, periodically screeded level. The surface of the sand may then be stabilized with a sizing compound. The pattern is placed on the sand and another molding box segment is added. Additional sand is rammed over and around the pattern. Finally a cover is placed on the box and it is turned and unlatched, so that the halves of the mold may be parted and the pattern with its sprue and vent patterns removed. Additional sizing may be added and any defects introduced by the removal of the pattern are corrected. The box is closed again. This forms a "green" mold which must be dried to receive the hot metal. If the mold is not sufficiently dried a steam explosion can occur that can throw molten metal about. In some cases, the sand may be oiled instead of moistened, which makes casting possible without waiting for the sand to dry. Sand may also be bonded by chemical binders, such as furane resins or amine hardened resins. Additive manufacturing (AM) can be used in the sand mold preparation, so that instead of the sand mold being formed via packing sand around a pattern, it is 3D printed. This can reduce lead times for casting by obviating patternmaking. Besides replacing older methods, additive can also complement them in hybrid models, such as making a variety of AM printed cores for a cavity derived from a traditional pattern. The sand also has the dimensional instability associated with the conversion of quartz from alpha quartz to beta quartz at 680 °C (1250 °F). Often, combustible additives such as wood flour are added to create spaces for the grains to expand without deforming the mold. Olivine, chromite, etc. are therefore used because they do not have a phase transition that causes rapid expansion of the grains. Olivine and chromite also offer greater density, which cools the metal faster, thereby producing finer grain structures in the metal. Since they are not metamorphic minerals, they do not have the polycrystals found in silica, and subsequently they do not form hazardous sub micron sized particles.

Метод "воздушного запуска"

В методе воздушного затвердевания используется сухой песок, связанный материалами, отличными от глины, с применением быстроотверждающего клея. Последний также может называться литьем без выпечки. При использовании таких материалов, все они коллективно называются "песчаными отливками с воздушным затвердеванием", чтобы отличать их от "отливок в зеленых песчаных формах". Существуют два типа формовочного песка: природный (банкский песок) и синтетический (озерный песок); последний обычно предпочтительнее из-за его более стабильного состава. При обоих методах песчаная смесь уплотняется вокруг модели, формируя полость формы. При необходимости в песок помещают временную вставку, соприкасающуюся с моделью, для последующего создания литникового канала, в который заливается жидкий металл. Формы с воздушным затвердеванием часто изготавливаются с использованием литейной колбы, состоящей из верхней и нижней частей, называемых соответственно "верхняя форма" и "нижняя форма". Песчаная смесь уплотняется по мере добавления вокруг модели, а готовая форма иногда вибрируется для уплотнения песка и устранения нежелательных пустот. Затем модель удаляется вместе с вставкой литникового канала, оставляя полость формы. В полость формы заливается жидкий металл (обычно расплавленный). После затвердевания и охлаждения металла отливку отделяют от песчаной формы. Обычно не используется разделительный состав, и форма, как правило, разрушается в процессе извлечения отливки. Точность отливки ограничена типом песка и технологией формования. Отливки, изготовленные из крупнозернистого зеленого песка, имеют шероховатую поверхность, что облегчает их идентификацию. Отливки из мелкозернистого зеленого песка могут быть блестящими, но ограничены соотношением глубины к ширине углублений в модели. Формы с воздушным затвердеванием позволяют получать отливки с более гладкой поверхностью, чем из крупнозернистого зеленого песка, но этот метод предпочтителен, когда в модели необходимы глубокие и узкие углубления, из-за стоимости пластика, используемого в процессе. Отливки с воздушным затвердеванием обычно легко идентифицируются по обожженному цвету поверхности. Обычно отливки подвергают дробеструйной обработке для удаления этого обожженного цвета. Поверхности также могут быть впоследствии отшлифованы и отполированы, например, при изготовлении большого колокола. После литья на отливке остается слой оксидов, силикатов и других соединений. Этот слой можно удалить различными способами, такими как шлифовка или дробеструйная обработка. В процессе литья некоторые компоненты песчаной смеси теряются в результате термического воздействия. Зеленый песок можно повторно использовать после корректировки его состава для восполнения потерянной влаги и добавок. Саму модель можно использовать неограниченное количество раз для изготовления новых песчаных форм. Процесс литья из песка использовался на протяжении многих веков для ручного изготовления отливок. С 1950 года для производственных линий были разработаны частично автоматизированные процессы литья.

The air set method uses dry sand bonded with materials other than clay, using a fast curing adhesive. The latter may also be referred to as no bake mold casting. When these are used, they are collectively called "air set" sand castings to distinguish them from "green sand" castings. Two types of molding sand are natural bonded (bank sand) and synthetic (lake sand); the latter is generally preferred due to its more consistent composition. With both methods, the sand mixture is packed around a pattern, forming a mold cavity. If necessary, a temporary plug is placed in the sand and touching the pattern in order to later form a channel into which the casting fluid can be poured. Air set molds are often formed with the help of a casting flask having a top and bottom part, termed the cope and drag. The sand mixture is tamped down as it is added around the pattern, and the final mold assembly is sometimes vibrated to compact the sand and fill any unwanted voids in the mold. Then the pattern is removed along with the channel plug, leaving the mold cavity. The casting liquid (typically molten metal) is then poured into the mold cavity. After the metal has solidified and cooled, the casting is separated from the sand mold. There is typically no mold release agent, and the mold is generally destroyed in the removal process. The accuracy of the casting is limited by the type of sand and the molding process. Sand castings made from coarse green sand impart a rough texture to the surface, and this makes them easy to identify. Castings made from fine green sand can shine as cast but are limited by the depth to width ratio of pockets in the pattern. Air set molds can produce castings with smoother surfaces than coarse green sand but this method is primarily chosen when deep narrow pockets in the pattern are necessary, due to the expense of the plastic used in the process. Air set castings can typically be easily identified by the burnt color on the surface. The castings are typically shot blasted to remove that burnt color. Surfaces can also be later ground and polished, for example when making a large bell. After molding, the casting is covered with a residue of oxides, silicates and other compounds. This residue can be removed by various means, such as grinding, or shot blasting. During casting, some of the components of the sand mixture are lost in the thermal casting process. Green sand can be reused after adjusting its composition to replenish the lost moisture and additives. The pattern itself can be reused indefinitely to produce new sand molds. The sand molding process has been used for many centuries to produce castings manually. Since 1950, partially automated casting processes have been developed for production lines.

Холодный ящик

В холодно-отверждаемых формах используются органические и неорганические связующие, которые упрочняют форму за счет химического сцепления с песком. Этот тип формы получил свое название из-за отсутствия обжига в печи, в отличие от других песчаных форм. Такие формы обладают большей размерной точностью, чем формы из формовочной смеси, но и более дорогостоящие. Поэтому их применяют только в тех случаях, когда это оправдано.

Формы без выпечки

Нет пекальных форм – это одноразовые песчаные формы, аналогичные обычным песчаным формам, но содержащие быстротвердеющую жидкую смолу и катализатор. Вместо уплотнения трамбовкой, формовочная смесь заливается в литейную колбу и удерживается до затвердевания смолы, которое происходит при комнатной температуре. Этот тип литья также обеспечивает более гладкую поверхность, чем другие типы песчаных форм. Поскольку в процессе не используется нагрев, он называется процессом холодного отверждения. Для изготовления литейных колб обычно применяют дерево, металл и пластик. В нет пекальных формах обычно отливают латунь, железо (черные металлы) и алюминиевые сплавы.

Вакуумная литьё

Вакуумное формование (V-процесс) – это разновидность литья по песку для большинства черных и цветных металлов, в которой несвязанный песок удерживается в литейной форме с помощью вакуума. Модель специально вентилируется для создания возможности откачки вакуума через нее. На нагретую до пластичного состояния тонкую пластиковую пленку накладывают на модель и создают вакуум. Специальная вакуумная форма помещается поверх пластиковой модели и заполняется текучим песком. Песок вибрируется для уплотнения, а литниковая система и чаша для заливки формируются в верхней половине формы. Еще один лист пластика помещается поверх песка в форме, и через специальную форму создается вакуум, что затвердевает и укрепляет несвязанный песок. Затем вакуум снимается с модели, и верхняя половина формы извлекается. Нижняя половина формы изготавливается аналогичным образом (без литниковой системы и чаши для заливки). В форму устанавливаются необходимые стержни, и форма закрывается. Расплавленный металл заливается в форму, пока верхняя и нижняя половины находятся под вакуумом, поскольку пластик испаряется, но вакуум сохраняет форму песка до затвердевания металла. После затвердевания металла вакуум отключается, и песок свободно высыпается, освобождая отливку. V-процесс известен тем, что не требует уклонов, поскольку пластиковая пленка обладает определенной смазывающей способностью и незначительно расширяется при создании вакуума в форме. Процесс обеспечивает высокую точность размеров с допуском ±0,010 дюйма для первого дюйма и ±0,002 дюйма на дюйм далее. Возможно изготовление поперечных сечений очень малого размера. Качество поверхности очень хорошее, обычно в пределах 150-125 Ra. Другие преимущества включают отсутствие дефектов, связанных с влажностью, отсутствие затрат на связующие, отличную газопроницаемость песка и отсутствие токсичных паров при сжигании связующих. Наконец, модель не изнашивается, поскольку песок с ней не контактирует. Основной недостаток заключается в том, что процесс медленнее традиционного литья по песку, поэтому он подходит только для небольших и средних объемов производства – примерно от 10 000 до 15 000 изделий в год. Однако это делает его идеальным для изготовления прототипов, поскольку модель, изготовленная из пластика, может быть легко модифицирована.

Vacuum molding (V process) is a variation of the sand casting process for most ferrous and non ferrous metals, in which unbonded sand is held in the flask with a vacuum. The pattern is specially vented so that a vacuum can be pulled through it. A heat softened thin sheet of plastic film is draped over the pattern and a vacuum is drawn A special vacuum forming flask is placed over the plastic pattern and is filled with a free flowing sand. The sand is vibrated to compact the sand and a sprue and pouring cup are formed in the cope. Another sheet of plastic is placed over the top of the sand in the flask and a vacuum is drawn through the special flask; this hardens and strengthens the unbonded sand. The vacuum is then released on the pattern and the cope is removed. The drag is made in the same way (without the sprue and pouring cup). Any cores are set in place and the mold is closed. The molten metal is poured while the cope and drag are still under a vacuum, because the plastic vaporizes but the vacuum keeps the shape of the sand while the metal solidifies. When the metal has solidified, the vacuum is turned off and the sand runs out freely, releasing the casting. The V process is known for not requiring a draft because the plastic film has a certain degree of lubricity and it expands slightly when the vacuum is drawn in the flask. The process has high dimensional accuracy, with a tolerance of ±0.010 in for the first inch and ±0.002 in/in thereafter. Cross sections as small as are possible. The surface finish is very good, usually between 150 and 125 rms. Other advantages include no moisture related defects, no cost for binders, excellent sand permeability, and no toxic fumes from burning the binders. Finally, the pattern does not wear out because the sand does not touch it. The main disadvantage is that the process is slower than traditional sand casting so it is only suitable for low to medium production volumes; approximately 10 to 15,000 pieces a year. However, this makes it perfect for prototype work, because the pattern can be easily modified as it is made from plastic.

Быстрые процессы изготовления форм

С быстрым развитием автомобильной и машиностроительной промышленности области, потребляющие отливки, нуждались в постоянном повышении производительности. Основные этапы процесса машинного литья по моделям и стержням аналогичны этапам ручного литья песком. Однако технический прогресс и развитие квалификации персонала были настолько стремительными и глубокими, что характер процесса литья песком радикально изменился.

Механизированная пескоплавка

Первые механизированные формовочные линии состояли из пескометателей и/или виброуплотнителей, которые уплотняли песок в формовочных колбах. Дальнейшая транспортировка форм осуществлялась механически с помощью кранов, талей и строп. После установки стержней верхние и нижние половины форм соединялись направляющими штифтами и прижимались для повышения точности. Затем формы вручную сбрасывались на роликовый конвейер для заливки и охлаждения.

Автоматические высоковольтные пескоформочные линии

Повышение требований к качеству потребовало повышения стабильности литейных форм за счет последовательного увеличения давления сжатия и применения современных методов уплотнения песка в колбах. В начале 1950-х годов была разработана и внедрена технология литья под высоким давлением, сначала на механических, а затем на автоматических литейных линиях. Первые линии использовали вибрацию и толчки для предварительного уплотнения песка в колбах, а также поршни, приводимые в действие сжатым воздухом, для уплотнения самих форм.

Горизонтальная формовка песчаных колб

В первых автоматических горизонтальных колбальных линиях песок выстреливался или сбрасывался на модельный комплекс в колбу и уплотнялся гидравлическим давлением до 140 бар. Последующая обработка формы, включая переворачивание, сборку и выталкивание на конвейер, осуществлялась вручную или автоматически. В конце 1950-х годов для уплотнения песка в колбах стали использовать гидравлические поршни или многопоршневые системы. Этот метод позволял получать гораздо более стабильные и точные формы, чем при ручном или пневматическом уплотнении. В конце 1960-х годов был разработан метод уплотнения формы быстрым давлением воздуха или снижением давления газа над предварительно уплотненной песчаной формой (песчаный импульс и газовое воздействие). Общий принцип работы большинства систем горизонтальных колбальных линий показан на схеме ниже. Сегодня существует множество производителей автоматических линий горизонтального формования в колбах. Основными недостатками этих систем являются высокий расход запасных частей из-за большого количества подвижных деталей, необходимость хранения, транспортировки и обслуживания колб, а также ограниченная производительность – примерно 90–120 форм в час.

Вертикальная песчаная литьба без колб

В 1962 году Dansk Industri Syndikat A/S (DISA DISAMATIC) изобрела бесколошный процесс литья с использованием вертикально разъёмных и заливаемых форм. Первая линия могла производить до 240 полных песчаных форм в час. Сегодняшние линии литья способны производить 550 песчаных форм в час и требуют только одного оператора для контроля. Максимальное расхождение двух половин формы составляет… Несмотря на высокую скорость, вертикально разъёмные формы обычно не используются мелкосерийными литейными производствами из-за необходимости в специализированном оснащении для работы на этих машинах. Сердечники необходимо устанавливать с помощью оснастки для сердечников, а не вручную, и они должны подвешиваться внутри формы, а не устанавливаться на плоскость разъёма.

Сливка песком из спичечных плит

Принцип спичечной плиты, подразумевающий наличие двух моделей на каждой стороне одной плиты, был разработан и запатентован в 1910 году, что создало предпосылки для дальнейшего совершенствования пескоформования. Однако, только в начале 1960-х годов американская компания Hunter Automated Machinery Corporation представила свою первую автоматическую линию горизонтального формования без колб, использующую технологию спичечной плиты. Этот метод, аналогичный вертикальному формованию DISA (DISAMATIC), является безколевым, но горизонтальным. Технология формования со спичечными плитами широко используется и сегодня. Ее основным преимуществом является недорогое изготовление модельной оснастки, легкость ее замены, а следовательно, пригодность для производства отливок малыми сериями, что типично для мелкосерийных литейных производств. Современные машины для формования со спичечными плитами обеспечивают высокое качество формовки, меньшую усадку отливок из-за несоответствия полуформ (в некоторых случаях менее ), стабильные формы, требующие меньшей обработки и четкое определение линии разъема. Кроме того, машины имеют закрытую конструкцию, что обеспечивает более чистое и тихое рабочее пространство и снижает воздействие на операторов факторов риска и проблем, связанных с обслуживанием.

Нормы безопасности

С автоматизированным производством пресс-форм появились дополнительные требования к охране труда. Различные добровольные технические стандарты применяются в зависимости от геополитической юрисдикции, в которой будет использоваться оборудование.

Соединенные Штаты

Для оборудования для производства песчаных форм не существует специализированного стандарта. Семейство стандартов ANSI B11 включает некоторые общие стандарты для станков, которые могут применяться к данному типу оборудования, в том числе:

Безопасность машин, ANSI B11.0. Американский национальный институт стандартов (ANSI). 2020 г. Требования к эффективности мер по снижению риска: защита и другие средства снижения риска, ANSI B11.19. Американский национальный институт стандартов (ANSI). 2019 г. Требования безопасности при интеграции оборудования в систему, ANSI B11.20. Американский национальный институт стандартов (ANSI). 2017 г. Требования безопасности для передаточных машин, ANSI B11.24. Американский национальный институт стандартов (ANSI). 2002 г. (Р2020). Функциональная безопасность оборудования (электрические/гидравлические системы управления) – общие принципы проектирования систем управления безопасностью в соответствии с ISO 13849-1, ANSI B11.26. Американский национальный институт стандартов (ANSI). 2018 г. Руководство по измерению уровня звука, ANSI B11. TR5. Американский национальный институт стандартов (ANSI). 2006 г. (R2017).

Материалы для форм

Для изготовления формы для литья в песок требуется четыре основных компонента: формовочный песок, связующее, добавки и разделительная смазка.

Пясок для формования

Формовочные пески, также известные как литейные пески, характеризуются восемью свойствами: огнеупорность, химическая инертность, проницаемость, качество поверхности, связуемость, текучесть, разрушаемость и доступность/стоимость. Огнеупорность – это способность песка выдерживать температуру расплавленного металла при литье, не разрушаясь. Например, для литья алюминиевых сплавов некоторые пески должны выдерживать только 650 °C (1202 °F), в то время как для стали требуется песок, выдерживающий 1500 °C (2732 °F). Песок с недостаточной огнеупорностью будет плавиться и прилипать к отливке. Текучесть – способность песка заполнять сложные детали и узкие углы без применения специальных процессов или оборудования. Разрушаемость – это способность песка легко отделяться от отливки после ее затвердевания. Песок с плохой разрушаемостью будет сильно прилипать к отливке. При литье металлов, которые сильно усаживаются при охлаждении или имеют широкий диапазон температур затвердевания, песок с плохой разрушаемостью может вызвать трещины и горячие надрывы в отливке. Для улучшения разрушаемости можно использовать специальные добавки. В крупных отливках экономически целесообразно использовать два разных песка, поскольку большая часть песка не контактирует с отливкой и не требует специальных свойств. Песок, контактирующий с отливкой, называется формовочным песком, и он предназначен для ручного формования. Этот песок наносится вокруг модельной оснастки слоем толщиной в… Песок, заполняющий пространство вокруг формовочного песка, называется подложечным песком. Этот песок представляет собой обычный кварцевый песок с небольшим количеством связующего и без специальных добавок.

Типы песков

Основной песок – это песок, используемый для изготовления формы или стержня без добавления связующих веществ. Из-за отсутствия связующего он не спекается и не пригоден для использования в таком виде.

Оливковый песок

Оливин — это смесь ортосиликатов железа и магния, входящая в состав минерала дунита. Его основное преимущество заключается в отсутствии содержания кремнезема, благодаря чему он может использоваться с основными металлами, такими как марганцевые стали. К другим преимуществам относятся низкий коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность и высокая температура плавления. Наконец, он безопаснее в использовании, чем кремнезем, поэтому он широко распространен в Европе.

Другие материалы

Современные методы производства литья позволяют изготавливать тонкие и точные формы из материала, внешне напоминающего папье-маше, например, используемого в лотках для яиц, но обладающего огнеупорными свойствами. Эти формы затем поддерживаются различными способами, например, сухим песком, окруженным ящиком, в процессе литья. Благодаря более высокой точности стало возможным изготавливать более тонкие и, следовательно, более легкие отливки, поскольку не требуется дополнительный металл для компенсации неточностей форм. Эти методы литья по тонким формам применяются с 1960-х годов при производстве чугунных блоков двигателей и головок цилиндров для автомобильной промышленности.

Связующие материалы

В основной песок добавляются связующие вещества для скрепления песчинок (то есть это то, что удерживает форму вместе).

Глина и вода

Смесь глины и воды является наиболее часто используемым связующим веществом. Существуют два распространенных типа глины: бентонит и каолинит, причем бентонит используется чаще.

Масло

Масла, такие как льняное масло, другие растительные масла и морские масла, ранее использовались в качестве связующего, однако из-за растущей стоимости они в основном перестали применяться. Масло также требовало тщательной сушки при нагревании для отверждения (при перегреве масло становится хрупким, что приводит к порче формы).

Содержание

Смоляные связующие – это натуральные или синтетические высокоплавкие смолы. Два распространенных типа – мочевиноформальдегидные (UF) и фенолформальдегидные (PF) смолы. PF-смолы обладают более высокой термостойкостью и стоят дешевле, чем UF-смолы. Существуют также связующие холодного отверждения, для отверждения которых используется катализатор вместо нагрева. Смоляные связующие популярны, поскольку смешивание с различными добавками позволяет получать различные свойства. К другим преимуществам относятся хорошая разрушаемость, низкая газовыделение и обеспечение качественной поверхности отливки. Для отверждения смеси мелкоизмельченного песка (например, полученной на песчаном мулле) и 3-4% силиката натрия используется углекислый газ (CO2). Для снижения дефектов, таких как окалина, горячие трещины и надрывы при литье высокотемпературных металлов, можно добавлять до 3% "рыхлителя", например древесной муки, опилок, измельченных скорлуп, торфа или соломы. Эти материалы полезны, поскольку при выгорании во время заливки металла образуются микропоры в форме, позволяющие песчинкам расширяться. Они также повышают разрушаемость и сокращают время выбивки из формы.