Odlewanie piasku

Odlewanie piaskowe to proces polegający na odlaniu stopionego metalu do formy wykonanej z mieszaniny piasku. W przeszłości proces ten był opłacalny tylko w przypadku produkcji na małą skalę. Ale obecnie nadaje się również do produkcji wielkoseryjnej dzięki zautomatyzowanemu sprzętowi do wykonywania form piaskowych.
Odlewy piaskowe mają zazwyczaj szorstką powierzchnię, czasami z zanieczyszczeniami powierzchniowymi i zmianami powierzchni. W tym procesie zwykle wytwarzane są średnie i duże części, takie jak korpusy zaworów, wały korbowe i bloki silnika. Dokładność wymiarowa i wykończenie powierzchni odlewu zależą od rodzaju piasku i procesu formowania.
Do formowania stosuje się dwa główne rodzaje piasku: piasek zielony i piasek suchy. Zielony piasek składa się z piasku krzemionkowego, gliny, wilgoci i innych dodatków. Suchy piasek jest mieszaniną piasku i szybko utwardzającego się kleju. Kiedy stosuje się suchy piasek, często określa się go jako odlewanie bez pieczenia lub odlewanie z piaskiem utwardzanym powietrzem. Odlewy wykonane z grubego zielonego piasku mają zazwyczaj chropowatą powierzchnię, podczas gdy formy utwardzane powietrzem mogą wytwarzać odlewy o znacznie gładszych powierzchniach.
Wykonywany jest wzór w kształcie żądanej części, ale powiększony w celu uwzględnienia skurczu i naddatków obróbkowych w końcowym odlewie. Wzór jest zwykle wykonany z drewna lub tworzywa sztucznego i można go ponownie wykorzystać do produkcji nowych form piaskowych. Rdzenie piaskowe można stosować do formowania wewnętrznego kształtu pustych części odlewu.
Do wykonania formy piaskowej służy metalowe pudełko (kolba). Zwykle składa się z dwóch połówek tworzących górną i dolną część formy, zwanych odpowiednio górą i oporem. Model umieszcza się w kolbie, a następnie wypełnia mieszaniną piasku tworząc wnękę formy. W razie potrzeby zakłada się tymczasową zatyczkę tworzącą kanał do zalewania odlewanego metalu (tzw. wlew). Następnie model i korek kanału są usuwane, pozostawiając wnękę formy i kanał wylewowy. Kapa i hamulec są przygotowywane oddzielnie, a następnie składane w celu utworzenia formy.
Roztopiony metal wlewa się do formy poprzez wlew, który przenosi stopiony metal poprzez kanały do ​​wnęki formy. Po zestaleniu i ostygnięciu odlewu wyjmuje się go z formy piaskowej. Ogólnie rzecz biorąc, nie stosuje się żadnego środka antyadhezyjnego, a pleśń piaskowa ulega zniszczeniu w procesie usuwania. Zielony piasek można ponownie wykorzystać po dostosowaniu jego składu poprzez uzupełnienie utraconej wilgoci i dodatków.

Porowatość lub przepuszczalność
Jest to zdolność piasku do łatwego przepuszczania gazów.
Niektóre gazy rozpuszczają się w roztopionym metalu i kiedy roztopiony metal zaczyna krzepnąć, te rozpuszczone gazy wydostają się ze stopionego metalu i próbują uciec z piasku formierskiego. Jeśli piasek nie jest wystarczająco porowaty, gazy te nie będą mogły wydostać się z formy i zostaną uwięzione w odlewie, powodując powstawanie dziur i porów w odlewie metalowym. Również w przypadku kontaktu roztopionego metalu z wilgotnym piaskiem wytwarzana jest para wodna lub para wodna. Ta para lub pary powodują również powstawanie dziur w odlewie, jeśli nie są w stanie wydostać się z formy. Dlatego zaleca się stosowanie wystarczająco porowatej masy formierskiej, aby wyeliminować defekt porowatości w odlewach metalowych.

Płynność
Zdolność piasku formierskiego do zachowywania się jak płyn podczas ubijania nazywa się płynnością.
Dzięki tej właściwości piasek może z łatwością zająć przestrzeń w skrzynce formierskiej i przyjąć swój kształt. Dzięki temu piasek może skompresować się do zwartej gęstości i ułożyć się wokół wzoru. Piasek powinien charakteryzować się dużą sypkością, aby można go było łatwo zagęścić, uzyskując jednakową gęstość i dobre odwzorowanie wzoru w formie. Płynność piasku może wzrosnąć wraz ze wzrostem zawartości gliny i wody w piasku.

Możliwość składania
Zdolność masy formierskiej do zapadania się po zestaleniu stopionego metalu nazywa się zapadalnością.
Po zastygnięciu roztopionego metalu piasek powinien zapaść się, aby metal mógł się swobodnie skurczyć. Jeśli nastąpi swobodne kurczenie się metalu, wówczas w naturalny sposób eliminuje się rozrywanie lub pękanie kurczącego się metalu.

Przyczepność
Zdolność cząstek piasku do przylegania do innego ciała nazywa się przyczepnością.
Piasek powinien mieć wystarczającą przyczepność, aby łatwo przylegał do boków skrzynek formierskich i nie wypadał do skrzynki po wyjęciu.

Spójność lub siła
Zdolność cząstek piasku do sklejania się ze sobą nazywa się spoistością.
Wytrzymałość piasku zależy od spójności cząstek piasku. Piasek powinien mieć wystarczającą wytrzymałość, aby mógł łatwo zachować swój kształt podczas przenoszenia, obracania lub zamykania i zalewania. Jeśli nie będzie miała odpowiedniej wytrzymałości, nie będzie w stanie utrzymać swojego kształtu, a forma może ulec uszkodzeniu podczas zalewania stopionego metalu. Piasek o niskiej wytrzymałości prowadzi do wad odlewniczych w metalach. Aby uniknąć wad odlewniczych, piasek powinien mieć wystarczającą wytrzymałość, aby wytworzyć formę o pożądanym kształcie, a także zachować ten kształt nawet po wlaniu stopionego metalu do gniazda formierskiego.
Siła piasku może być dwojakiego rodzaju
Siła zieleni: Siła piasku, jaki posiada w stanie zielonym lub wilgotnym, nazywana jest siłą zieloną. Forma o odpowiedniej wytrzymałości w stanie surowym zachowuje swój kształt i nie zapada się nawet po wyjęciu wzoru z formy.
Wytrzymałość na sucho:Wytrzymałość piasku w stanie suchym lub spiekanym nazywa się wytrzymałością na sucho. Wystarczająca wytrzymałość na sucho pozwala piaskowi wytrzymać siły erozyjne spowodowane stopionym metalem i pomaga zachować swój kształt.

Krnąbrność
Zdolność piasku formierskiego do wytrzymywania wysokiej temperatury stopionego metalu bez wtapiania się w niego nazywa się ogniotrwałością.
Masa formierska musi mieć wystarczającą ogniotrwałość, aby uzyskać odlewy o doskonałej jakości, wolne od wad. Piasek pozbawiony ogniotrwałości topi się i wtapia w odlewie, pogarszając jakość odlewanego metalu. Ogniotrwałość jest miarą temperatury spiekania piasku, a nie jego temperatury topnienia.