Что такое формовочный песок?

Формовочный песок относится к рыхлым осадочным породам и широко используется для создания формовочных и стержневых растворов, после чего в литейном производстве из них изготавливаются различные формочки и стержни. Нецементированный горный материал имеет фракцию 0,1-2,4 мм, а также глинистые примеси в количестве до 50 % размером до 0,023 мм. Основным компонентом является кварц, который может эксплуатироваться при температуре до 1710°C.

Существует несколько типов, отличающихся эксплуатационными качествами, которые могут применяться для литья тех или иных изделий (при этом возможность взаимозаменяемости практически отсутствует):

1. Кварцевый песок.

Содержание глинистых элементов может достигать 2 %, однако его классифицируют на группы, характеризующие качество.

ГруппаМассовая доля глины, %
10,2
20,45
31,0
41,4-1,5
52,0

Соответственно следует учесть содержание самого кварца в составе такого песка.

ГруппаМассовая доля кварца, %
К199,0
К298,0
К397,0-97,5
К495,5
К593

Однородность играет важную роль в качестве формовочной смеси.

ГруппаКоэффициент однородности, %
О180,0
О275,0
О365,0
О455,0
О545,0-50,0

Фракционность также разделяется на группы: 01 – до 0,14 мм, 016 – 0,16-0,18 мм, 02 – 0,2-0,23 мм, 025 – 0,24-0,27 мм, 03 – до 0,3 мм. Маркировка песка может иметь вид 2К2О402: примесь глины – до 0,5 %, кварц – 98 %, однородность – 55 % и размер зерна – около 0,2 мм.

Глинистая составляющая может быть до 12%. Он обладает более низкими показателями, чем кварцевый, но не менее популярен в строительной отрасли.

ГруппаМассовая доля глины, %
14,0
28,0
312,0

Содержание кварца в маркировке: Т1 – 96 %, Т2 – 93 %, Т3 – 88-90 %. Однородность полностью совпадает с кварцевым, поэтому область их применения практически одинаковая. Фракции регламентируются теми же группами, однако прочность зерен несколько снижается. Тощий формовочный песок маркируется как 1Т3О102: включение глины – 4 %, кварца – 90 %, однородность достигает 80 %, а зерна имеют размер 0,17-0,22 мм.

Такой вид наименее прочный, так как глинистый компонент в составе варьируется в пределах 12-50 %. При этом прочностной предел на сжатие определяется только во влажном состоянии.

ГруппаПоказатель прочности, кгс/см2
Ж10,81
Ж20,65-0,71
Ж30,45-0,52

Фракция классифицируется по тому же принципу, что и предыдущие виды. Материал имеет маркировку Ж1025: предел прочности – 0,8 кгс/см2 (0,08 МПа), а фракционность варьируется от 0,24 до 0,28 мм. Здесь не учитывается коэффициент однородности.

Основные технические параметры

Формовочный материал обладает дополнительными свойствами, которые учитываются при покупке и использовании в литейном производстве. По содержанию влаги различают: сухие пески – до 0,6 %, влажные – 5 %, сырые – 6,5 %. Также они имеют определенное насыщение водородными ионами: кислые – не более 6,1 рН, нейтральные – 6,1-6,9 рН, щелочные – более 7,0 %.

Все смеси включают в химическом и минералогическом составе низкосортные примеси, поэтому следует смотреть на их процент.

ГруппаМассовая доля примесей, %
Оксиды щелочей (Na2О, K2О, CaO, MgO)Оксиды железа
10,450,22
20,850,43
31,250,64
41,60,87
52,31,1

Фракция песка могут различаться по форме, поэтому разделяют округлые, полуокруглые и угловатые. Чтобы приобрести качественный формовочный материал, следует учитывать показатель газопроницаемости.

ГруппаГазопроницаемость, м2/кг
135
2110
3210
4340
5520-550

Стальное литье предполагает использование только формовочного кварцевого песка, так как он имеет минимальное количество глинистых примесей. Для чугунных и цветных сплавов можно применять тощие или жирные виды.

Мелкие фракции рекомендованы для изготовления тонких отливок, средние (0,2-0,4 мм) – для небольшого литья, а крупные (свыше 0,4 мм) для формовочных масс использовать не рекомендуется.

Формовочные пески

Происхождение песков и их добыча. Основным материалом, удовлетворяющим сформулированным выше требованиям, является чистый кварцевый песок, состоящий из зерен кварца определенной формы и дисперсности. Чистые кварцевые пески редко встречаются в природе. Природные кварцевые пески содержат различные примеси.

Формовочные пески представляют собой осадочные горные породы, образовавшиеся в результате выветривания, разрушения горных пород в ледниковый период и образования осадков из различных растворов (например, пески морских отложений).

Лучшие формовочные пески образованы в результате выветривания и длительного разрушения и перемещения горных пород. Они имеют однородную зернистость. Пески морских отложений отличаются высокой однородностью и низким содержанием примесей. Пески ледникового периода имеют очень неравномерную зернистость и повышенное содержание примесей. Поэтому их применяют после обогащения и классификации по величине зерен.

Добыча формовочных песков производится в карьерах. Среди месторождений песков, образовавшихся при выветривании, можно отметить Басьяновское (Свердловская область), Карасорское (Казахстан). Пески морских отложений добывают в Люберецком (Московская область), Кичигинском (Челябинская область), Балашейском (Самарская область), Миллеровском (Ростовская область) карьерах. В СССР функционировало 28 карьеров, годовая добыча формовочных песков в которых составляла свыше 21 млн т, в том числе 3 млн т обогащенных песков.

Минералогический и химический состав формовочных песков. Основу формовочного песка составляет кварц. Он представляет собой минерал на основе химического соединения SiO2. Плотность кварца 2,5-2,8 г/см3, твердость составляет 7 ед. по шкале Мооса. Температура плавления кварца 1713 °С. Чистый кварц – прозрачный материал. В зависимости от содержания примесей он может иметь различную окраску.

При нагреве в кварце происходят фазовые превращения. При низких температурах он имеет модификацию а-кварца. При температуре 573 °C а-кварц переходит в b-кварц с увеличением объема на 2,4 %. При температуре 870 °C b-кварц переходит в тридимит с увеличением объема на 15,1 %. При температуре 1470 °C тридимит переходит в кристобалит с увеличением объема на 4,7 %. Кристобалит плавится при температуре 1713 °C с увеличением объема на 0,1 %.

Превращения кварца из одной модификации в другую при нагреве происходят быстро, а при охлаждении медленно. Поэтому кварц, подвергнутый так называемому тридимитизирующему обжигу, считается термически стабильным материалом. В процессе его нагрева не происходит существенных объемных изменений, приводящих к растрескиванию зерен. В обычных условиях тридимит встречается в смесях лишь после многократных заливок.

Кроме кварца в песках содержатся минеральные примеси: полевые пшаты, слюды, оксиды и гидраты оксидов железа, карбонаты, кальциты, глинистые минералы, рутил, пирит и др.

Полевые шпаты (MeO*Al2O3*6SiO2) бывают калиевые и натриевоизвестковые. Они имеют меньшую твердость, чем кварц (6-6,5 единиц по шкале Мооса) и меньшую температуру плавления (1170-1550 °С).

Слюда ухудшает огнеупорность песка. Она имеет большую плотность (2,7-3,2 г/см3) и низкую температуру плавления (1150-1400 °С). В природе наиболее часто встречается белая калийная слюда – мусковит (K2O*3Al2O3*6SiO2H2O) и черная железомагнезиальная слюда – биотит (K2O*6(Mg, Fe)O*Al2O3O6SiO2*2Н2O).

Оксиды железа встречаются в виде гематита (Fe2O3), магнитного железняка (FeO*Fe2O3) и ильменита (FeO*TiO2). Наибольшей температурой плавления обладает гематит (1560 °С).

Гидраты оксидов железа (nFe2O3*H2O) в зависимости от содержания воды бывают нескольких разновидностей. Они при нагревании теряют воду и способствуют образованию в песке легкоплавких силикатных эвтектик, вызывающих пригар на отливках.

Особенно вредными в песках являются примеси карбонатов, которые разлагаются при нагревании до 500-900 °C и способствуют образованию в отливках различных дефектов. Содержание вредных примесей в песках регламентируется ГОСТ 2138-84.

В формовочных песках встречаются несколько глинистых минералов: каолинит, монтмориллонит, гидрослюда.

Поверхность зерен необогащенного песка в большинстве случаев покрыта пленками гидратированного кварца, гидроксидов железа, алюминия и глины. Эти пленки очень тонкие (0,5-20 мкм) и оказывают существенное влияние на адгезию как глинистых, так и органических связующих. Зерна песка обладают большой поверхностной активностью.

От величины зерен песка зависят прочность, газопроницаемость и другие свойства формовочных смесей.

Глинистая составляющая формовочных песков. Глинистой составляющей называют совокупность частиц размером менее 22 мкм независимо от их химического состава.

В зависимости от массовой доли глинистой составляющей формовочные пески подразделяют согласно действующему стандарту (ГОСТ 29234.3-91) на кварцевые (К), тощие (T) и жирные (Ж). Кварцевые пески содержат не более 2 % глинистой составляющей, в то время как тощие пески – 2-12 %, а жирные пески – от 12 до 50 %.

Кварцевые и тощие пески подразделяют на группы в зависимости от содержания глинистой составляющей и диоксида кремния SiO2, коэффициента однородности и среднего размера зерна. Деление на группы для жирных песков определяется средним размером зерна и пределом прочности при сжатии во влажном состоянии. Группы песков приведены в табл. 5.1-5.7.


где р и р0 – плотность частицы и плотность воды;

u – динамический коэффициент вязкости воды.

Если в формулу (5.1) подставить значение вязкости воды при T = 20 °C u = 0,01 пуаз, р0 = 1 г/см3, р = 2,5 г/см3, то после вычисления получим, что частица диаметром d = 22 мкм = 22*10в-3 см будет опускаться вводе со скоростью 0,042 см/с. Частицы меньшего диаметра будут опускаться медленнее, а большего – быстрее. Например, на глубину 125 мм частица диаметром 22 мкм опустится за 5 мин.

Рассмотрим методику определения содержания глинистой составляющей в песке. Навеску песка 50 г высушивают при 105-110 °C до постоянной массы, высыпают в литровую банку и заливают 475 см дистиллированной воды и 25 см3 раствора пирофосфата натрия концентрацией 10 г на 1 дм3. Банку устанавливают на специальный прибор для взбалтывания, на котором она вращается в течение часа со скоростью 60 об/мин. Затем в банку доливают воду до уровня 150 мм от ее дна и дают взвеси отстояться в течение 10 мин. За это время на дно банки осядут частицы диаметром больше 22 мкм. На глубину 125 мм от уровня жидкости в банке опускают сифонную трубку (рис. 5.2) и сливают жидкость. Затем доливают воду до уровня 150 мм и снова в течение часа взбалтывают банку. После этого дают взвеси отстояться 10 мин и сливают жидкость. Далее эти операции повторяют до тех пор, пока вода в банке после взбалтывания не станет прозрачной.

Во всех циклах операций, кроме первых двух, взвесь отстаивают в течение 5 мин. Отстаивание в первых циклах в течение 10 мин производится исходя из следующих соображений. Формула (5.1) получена для опускания одной частицы. Во взвеси песка в воде таких частиц много, поэтому скорость их опускания меньше 0,042 см/с. Для того чтобы обеспечить осаждение всех частиц диаметром больше 22 мкм, принято время отстаивания больше расчетного – 10 мин.

После двух циклов отстаивания содержание глинистой составляющей во взвеси уменьшится, что обеспечит достаточную точность применения формулы (5.1) и возможность пятиминутного отстаивания.

В конце испытания после слива воды на дне банки останется лишь зерновая часть песка. Ее переносят на фильтровальную бумагу и на часовое стекло. После высушивания остатка до постоянной массы его взвешивают. Потеря в массе против предварительно высушенной первоначальной (50 г) после прокалки дает количество глинистой составляющей. Для выражения его в процентах число граммов умножают на два.

Зерновой состав песка. Совокупность частиц песка, размеры которых превышают 22 мкм, называется зерновой основой песка. Технологические свойства формовочных смесей существенно зависят от размеров зерен песка, формы зерен и распределения навески песка по размерам зерен.

Для исследования зернового состава песка применяют ситовой анализ, т. е. рассеивание части навески песка через набор сит после отмучивания глинистой составляющей. Стандартный набор включает в себя 11 сит. Размеры сторон ячеек и соответствующие номера сит приведены ниже:

Перед испытанием сита устанавливаются друг на друга в указанном порядке. При этом номер сита снизу вверх увеличивается. Снизу набора сит предусмотрен тазик. Набор сит устанавливается на специальный прибор, который с помощью эксцентрикового механизма встряхивает в горизонтальной плоскости стопку сит с частотой 300 колебаний в минуту. После просеивания песка в течение 15 мин сита снимают с прибора и взвешивают остатки песка на каждом сите и в тазике. Совокупность зерен, оставшихся на каждом сите, составляет отдельную фракцию с размерами частиц в пределах отверстий вышестоящего и данного сита. Зерновой состав песка характеризуется средним размером зерна, коэффициентом однородности и удельной поверхностью зерен.

Определение среднего размера зерна и коэффициента однородности. Средний размер зерна и коэффициент однородности рассчитываются по результатам рассева пробы песка и количественного распределения частиц по ситам. Массовую долю остатка на сите Xi вычисляют по следующей формуле, %:

Читайте также:  Цвета, которые нельзя использовать в дизайне

где i – порядковый номер сита;

mi – масса остатка на сите, г;

m – масса исходной навески, г.

Далее строят интегральную кривую распределения частиц по размерам. Для этого по оси абсцисс откладывают в логарифмическом масштабе размер сторон ячеек сетки в свету аi, а по оси ординат в линейном масштабе – процентную долю массы частиц, имеющих размер меньше ai. Средний размер зерна Дср соответствует границе, которая делит распределение частиц на две равные части, т. е. характеризует размер воображаемого сита, через которое прошло бы ровно 50 % песчаной основы.

Для определения коэффициента однородности по интегральной кривой находят процентное содержание частиц размером меньше 4/ЗДср и 2/3Дср. Коэффициент однородности равен разности этих значений.

Пример обработки данных рассева для определения среднего размера зерна и коэффициента однородности приведен в табл. 5.8 и на рис. 5.3.

где d – размер ячейки сита, мм;

dв – размер ячейки смежного сита, расположенного выше, мм.

Интегральная кривая (процентная доля массы частиц с размером меньше сторон ячейки вышележащего сита) построена по данным последней графы табл. 5.8. Способ ее построения не оговорен стандартом, хотя это вносит некоторую неопределенность и может привести к существенным погрешностям. На рис. 5.3 видна ломаная линия, соединяющая точки, соответствующие данным табл. 5.8. Кроме того, построена плавная кривая, проходящая через те же точки. Поскольку расчеты и построение графика очень трудоемки, их рационально выполнять с помощью ЭВМ. Видно, что в рассматриваемом случае средний размер зерна составляет 0,2 мм (по результатам компьютерного расчета Дср = 0,205 мм), а коэффициент однородности О = 75-16 = 59 %. Эта величина равна разности ординат точек на кривой, имеющих абсциссы 4/3Дср и 2/3Дср. Таким образом, в обозначение марки рассмотренного песка должно входить в качестве обозначения однородности и среднего размера зерна сочетание О402 (согласно табл. 5.5 и 5.6).

Определение расчетной и фактической удельной поверхности. Расчет коэффициента угловатости. За удельную поверхность принимают площадь поверхности зерен, отнесенную к 1 г песка.

Расчет удельной поверхности Sр производят по формуле

где i – порядковый номер сита;

mi – масса отдельных фракций песка, г;

m – масса навески песка, г;

bi – характерный размер зерен на сите, мм (см. табл. 5.8).

Формула (5.2) справедлива только для сферических частиц, поэтому фактическая удельная поверхность песка всегда превышает расчетную.

Выполним расчет удельной поверхности песка, результаты ситового анализа которого приведены в табл. 5.8:

По теоретической (расчетной) удельной поверхности и коэффициенту угловатости стандарт подразделяет пески на группы, приведенные в табл. 5.9 и 5.10. Видно, что при расчетной удельной поверхности 121,5 см /г песок следует отнести к группе «средняя».

Фактическую удельную поверхность определяют путем лабораторного контроля. Для проведения испытания применяют прибор, схема которого приведена на рис. 5.4.

Пробу сухого песка массой 50 г помещают в бюретку 2 диаметром 1,2 см, имеющую вместимость 50 см3, в нижнюю часть которой впаяно сито 3. Песок в бюретке уплотняют легким постукиванием по ней карандашом, пока песок не займет постоянный объем. После этого с помощью резиновой груши, соединенной с выходной трубкой 5, отсасывают воздух из U-образной трубки 1 до тех пор, пока уровень жидкости в ней не поднимется до метки М1. Чтобы исключить попадание воздуха в U-образную трубку, закрывают кран 4. Уровни жидкости в двух коленах трубки постепенно выравниваются за счет притока воздуха через песок в бюретку 2. С помощью секундомера фиксируют время Г, за которое столб жидкости опустится от метки M2 до метки M3.

Для вычисления удельной поверхности требуется экспериментально определить несколько величин или задаться их значениями: m – навеска песка, г; V – объем песка в бюретке, см3; у – плотность минеральной основы песка (например, кварца), г/см ; S – площадь поперечного сечения бюретки, см2.

После этого рассчитывают насыпную плотность песка D = m/V, оценивают относительный объем пор е = y-D/y и вычисляют высоту слоя песка в бюретке H = V/S. Далее определяют фактическую удельную поверхность по формуле

где у – постоянная прибора, величина которой приводится в сопроводительной документации либо вычисляется по методике, оговоренной стандартом.

Коэффициент угловатости К рассчитывается по формуле К = Sф/S.

Например, при контроле фактической удельной поверхности рассмотренного выше песка она оказалась равной 149 см /г. Таким образом, коэффициент угловатости составляет К = 149/121,5 = 1,226, поэтому в соответствии с табл. 5.10 песок следует отнести к группе формы зерен «полуокруглая».

Обозначение марок песка по ГОСТ29234.3-91. Обозначение марок кварцевых и тощих песков состоит из обозначений групп по массовой доле глинистой составляющей, массовой доле диоксида кремния, коэффициенту однородности и размеру зерна. Например, марка 2К1О302 относится к песку, содержащему от 0,2 до 0,5 массовых процентов глинистой составляющей, не менее 99 массовых процентов диоксида кремния, имеющему коэффициент однородности от 60 до 70 % и средний размер зерна от 0,19 до 0,23 мм.

Обозначение марок жирных песков состоит из обозначений групп по пределу прочности на сжатие во влажном состоянии и среднему размеру зерна. Например, марка Ж2016 относится к жирному песку с пределом прочности при сжатии во влажном состоянии от 0,05 до 0,08 МПа и средним размером зерна от 0,14 до 0,18 мм.

Согласно стандарту существуют и другие признаки, по которым пески подразделяются на группы:

• массовая доля влаги;

• концентрация водородных ионов (pH) в водной вытяжке;

• массовая доля вредных примесей;

• теоретическая удельная поверхность;

• потеря массы при прокаливании.

Обогащенные пески в зависимости от содержания глинистой составляющей, диоксида кремния и вредных примесей делятся на группы Об1, Об2 и Об3.

Считаем целесообразным для справки привести способ маркировки песков по ГОСТ 2138-84.

В зависимости от содержания глинистой составляющей (TC) пески делятся на кварцевые (содержание глинистой составляющей не более 2 %); тощие (T), 2

Формовочный песок: ГОСТ, область применения кварцевых и жирных песков для литейного и других производств, состав и свойства

Классификация формовочных песков

Рис 2.—Виды формовочных песков

Кварцевые пески

Классификация кварцевых песков по содержанию глины.

ГруппаМассовая доя глинистой составляющей ,%, не более
10,2
20,5
31,0
41,5
52,0

Классификация кварцевых песков по содержанию кварца.

ГруппаМассовая доля SiO2 %, не менее
К199,0
К298,0
К397,0
К495,0
К593,0

Классификация кварцевых песков по коэффициенту однородности .

ГруппаКоэффициент однородности %,
О1св. 80,0
О270,0..80,0
О360,0..70,0
О450,0..60,0
О5до 50,0

Классификация кварцевых песков по среднему размеру зерна.

Группасредний размер зерна, мм
01до 0,14
0160,14..0,18
020,19..0,23
0250,24..0,28
03св. 0,28

Тощие пески

Тощие пески содержат от 2,0 до 12,0% глинистой составляющей.

Классификация тощих песков по содержанию глины.

ГруппаМассовая доя глинистой составляющей ,%, не более
14,0
28,0
312,0

Классификация тощих песков по содержанию кварца.

ГруппаМассовая доля SiO2 %, не менее
Т196,0
Т293,0
Т390,0

Жирные пески содержат от 1 2,0 до 50,0% глинистой составляющей.

ГруппаПредел прочности при сжатии во влажном сосотоянии, МПа.
Ж1Св. 0,08
Ж20,05..0,08
Ж3До 0,05

Требования к формовочным пескам

Требования к формовочным пескам по содержанию влаги

ГруппаМассовая доля влаги %, не более
Сухие0,5
Влажные4,0
Сырые6,0

Требования к формовочным пескам по содержанию влаги

ГруппарН
КислыеДо 6,2
Нейтральные6,2..7,0
ЩелочныеСв. 7,0

Требования к формовочным пескам по содержанию вредных примесей

Содержание вредных примесей

Требования к формовочным пескам по коэффициенту угловатости

ГруппаКоэф. Угловатости, ед. не более
Округлая1,10
Полуокруглая1,25
Угловатая1,40

Требования к формовочным пескам по удельной поверхности

Группатеор. Удельная пов-ность, м 2 /кг, не менее
Низкое5
Среднее10
Высокое15

Требования к формовочным пескам по газопроницаемости.

ГруппаГазопроницаемость, м 2 /кг, не менее
Очень низкое30
Низкое100
Среднее200
Высокое350
Очень высокое550

Требования к формовочным пескам по потери массы при прокаливании

Группапотери массы при прокаливании, % не более
Низкое0,2
Среднее1,0
Высокое3,0

Обозначение марок песков

Рис 3.—Обозначение марок песков

Классификация кварцевых песков по содержанию кварца.

ГруппаМассовая доля SiO2 %, не менее
К199,0
К298,0
К397,0
К495,0
К593,0

Классификация кварцевых песков по содержанию глины.

ГруппаМассовая доя глинистой составляющей ,%, не более
10,2
20,5
31,0
41,5
52,0

Классификация кварцевых песков по коэффициенту однородности .

ГруппаКоэффициент однородности %,
О1св. 80,0
О270,0..80,0
О360,0..70,0
О450,0..60,0
О5до 50,0

Классификация кварцевых песков по среднему размеру зерна.

Группасредний размер зерна, мм
01до 0,14
0160,14..0,18
020,19..0,23
0250,24..0,28
03св. 0,28

Рекомендации по применению свежих формовочных песков

Для крупного стального литья- 1К (по старому ГОСТ 2138-78)

Для среднего и мелкого стального, для крупного и среднего чугунного литья-2К (по старому ГОСТ 2138-78)

Для среднего и мелкого чугунного литья, а также для всего цветного литья-3К (по старому ГОСТ 2138-78)

Для мелкого несложного чугунного всего цветного литья-4К (по старому ГОСТ 2138-78)

Тощие, полужирные и жирные глинистые пески применяют для изготовления ПГФС для литья из чугуна и цветных сплавов. Для стального литья глинистые пески не рекомендуются, т.к. в них содержится большое число вредных примесей. С учётом зерновой структуры грубые пески 063 в литейном производстве не используются, т.к. они образуют шероховатую поверхность отливок. Очень крупные и крупные пески групп 04 и 0315 используется при получении чугунных и стальных отливок массой свыше 1000 кг. Средний песок группы 02 рекомендуется для мелкого и среднего литья из чугуна и стали. Мелкий и очень мелкий песок группы 016 и 01 применяется при изготовлении тонкостенныз чугунных и стальных отливок, а также отливок из цветных сплавов. Тонкий песок группы 0063 применяется при изготовлении индивидуальных поршневых колец и других тонкостенных отливок. Обогащённые пески с низким содержанием глинистой составляющей рекомендуются для изготовления форм и стержней по холодной и горячей оснастке из самотвердеющих смесей. Кварцевый песок остается одним из основных формовочных материалов во всем мире, но иногда его заменяют на некварецвый. Например, смеси на основе хромитовых песков при литье стали дают возможность устранить механический пригар и улучшить качество поверхности отливок .

Гост на кварцевый песок

Технические характеристики регулируются ГОСТами. ГОСТ на кварцевый песок каждого вида отличается набором нормативных требований. Рассмотрим наиболее важную информацию из каждого документа государственного стандарта.

Основные виды ГОСТов на кварцевый песок

Поочередно вникнем в суть ГОСТа 22551-77 и 2138-91.

ГОСТ 22551-77

Нормы этого ГОСТа определяют технические характеристики, предъявляемые к материалам, использующимся в производстве стекла и изделий из него. Распространяются на жильный кварц, кварцит, молотый песчаник и кварцевый песок.

Основные марки

Кварцевый песок, в зависимости от физико-химических свойств, может быть таких марок.

ООВС-010-В: высший сорт обогащенного кварцевого песка. Применяется для создания тончайшего оптического стекла, художественных изделий, свинцового хрусталя, а также увиолевого стекла.

ООВС-015-1: первый сорт обогащенный. Используется для выпуска катализаторов, выдувных, бесцветных и цветных, художественных изделий, увиолевого стекла, бессвинцового хрусталя.

ОВС-020-В: высший сорт обогащенного либо необогащенного кварца. Необходим для производства сортовой посуды, сигнального, светотехнического стекла, катализаторов, а также изделий механизированной выработки, прошедших процедуру прессования.

ОВС-025-1: обогащенный материал первого сорта. Нужен для изготовления изделий из стекла для электронной техники.

ОВС-025-1А: обогащенные либо необогащенные кварцевые пески первого сорта, а также обогащенные кварцы. Из них изготавливают цветные изделия методом прессования, посуду из стекла, катализаторы, создают сигнальное и светотехническое стекло.

ВС-0З0-В: высший сорт материала, прошедшего либо не прошедшего процедуру обогащения. Из него создают витрины, медицинское, автомобильное, техническое, лабораторное и парфюмерное стекло, стеклянные блоки, обесцвеченное стекло для бутылок и консервной тары, сортовую посуду.

ВС-040-1, ВС-050-1, С-070-1: кварцевый песок обогащенный или необогащенный первого сорта. Из него производят витрины, обесцвеченные стеклянные изделия, прокат, оконное и техническое стекло.

ВС-050-2, С-070-2, Б-100-2: кварцевый песок обогащенный или необогащенный второго сорта. Первую марку используют для изготовления витрин, автомобильного, технического, листового оконного стекла, проката, обесцвеченного стекла для производства бутылок и консервной тары. Вторую марку применяют для производства стекловолокна разного назначения, бутылок и консервной тары из белого стекла, стеклоблоков, а также стеклопрофилита. Из кварцевого песка третьей марки производят полубелое стекло для бутылок и консервной тары, трубы, а также изоляторы.

Читайте также:  Чем стягивать доски пола при укладке деревянных полов

ПБ-150-1: обогащенный, необогащенный либо усредненный первый сорт. Из материалов этой марки создают полубелое, оконное стекло, пеностекло, трубы и изоляторы.

ПБ-150-2: обогащенный, необогащенный либо усредненный второй сорт.

ПС-250: кварцевый песок необогащенный усредненный. Материалы этих марок нужны в производстве аккумуляторных марок, стекловолокна для строительных целей и тех же изделий, что и из предыдущей марки.

Т: необогащенный кварцевый песок. Из этой марки создают зеленое стекло для производства бутылок.

Требования к упаковке и транспортировке

Кварцевый песок упаковывают в четырехслойные мешки (масса до 50 кг) либо специальные контейнеры. Сырье, упакованное в мешки, перевозят в крытых грузовых вагонах, а контейнеры с кварцевым песком также допускается перевозить и на открытом подвижном составе.

ГОСТ 2138-91

Это ГОСТ на кварцевый песок формовочного вида, который используется в литейном производстве. Из этого материала создают литейные формы и стержни.

Основные марки

В зависимости от количества глинистых примесей, формовочные пески бывают таких видов: жирные, тощие и кварцевые.

Тощие и кварцевые пески, в свою очередь, классифицируют на группы. Условия классификации зависит от величины фракции, показателя однородности, процентного присутствия диоксида кремния, а также массовой доли глинистых примесей. Классификация жирных песков происходит в соответствии с фракционной составляющей, показателем прочности, а также сжатия во влажном состоянии.

В соответствии с нормами, пески из кварца могут содержать до 2% глинистых примесей.

Что касается обозначения марок, то на первом месте указывают массовую долю примесей глинистых соединений, на втором — процентное присутствие диоксида кремния, на третьем — показатель однородности, а на четвертом — средний размер зернышек.

Гост на кварцевый песок

ГОСТ 8736-2014 на песок для строительных работ

Стандарт распространяется на природные пески с истинной плотностью зерен от 2,0 до 2,8 г/см и смеси природных песков и песков из отсевов дробления, предназначенные для применения в качестве заполнителей тяжелых, легких, мелкозернистых, ячеистых и силикатных бетонов, строительных растворов, сухих строительных смесей, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и оснований взлетнопосадочных полос и перронов аэродромов, обочин дорог, производства кровельных и керамических материалов, рекультивации, благоустройства и планировки территорий и других видов строительных работ.

Настоящий стандарт не распространяется на пески из отсевов дробления плотных горных пород.

Основные виды, параметры и размеры

В зависимости от зернового состава (см. таблицу 3) и содержания пылевидных и глинистых частиц (см. таблицу 4) песок подразделяют на два класса:

В зависимости от крупности зерен (модуля крупности) песок классов I и II подразделяют на группы:

Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности Мк, указанным в таблице 1.

Таблица 1
Группа пескаМодуль крупности, Мк
Повышенной крупностиСв. 3,0 до 3,5
Крупный” 2,5 до 3,0
Средний” 2,0 ” 2,5
Мелкий” 1,5 ” 2,0
Очень мелкий” 1,0 ” 1,5
Тонкий” 0,7 ” 1,0
Очень тонкийДо 0,7

Полный остаток песка на сите N 063 должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2.

Таблица 2
Группа пескаПолный остаток на сите N 063
Повышенной крупностиСв. 65 до 75
Крупный” 45 ” 65
Средний” 30 ” 45
Мелкий” 10 ” 30
Очень мелкийДо 10
ТонкийНе нормируется
Очень тонкий

Содержание в песке зерен крупностью св. 10; 5 и менее 0,16 мм не должно превышать значений, указанных в таблице 3. Для песков, применяемых в составе асфальтобетонных смесей, содержание зерен менее 0,16 мм не нормируется.

Таблица 3
Класс пескаГруппа пескаСодержание зерен крупностью
Св. 10 ммСв. 5 ммМенее 0,16 мм
IПовышенной крупности, крупный и средний0,555
Мелкий0,5510
IIПовышенной крупности52010
Крупный и средний51515
Мелкий и очень мелкий0,51020
Тонкий и очень тонкийНе допускаетсяНе нормируется

Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений, указанных в таблице 4.

Таблица 4
Класс пескаГруппа пескаСодержание пылевидных и глинистых частицСодержание глины в комках
IПовышенной крупности, крупный и средний20,25
Мелкий30,35
IIПовышенной крупности, крупный и средний30,5
Мелкий и очень мелкий50,5
Тонкий и очень тонкий101,0

Обогащенный песок характеризуют следующими показателями качества:

Модуль крупности обогащенного песка должен соответствовать приведенным в таблице 1.

Полный остаток обогащенного песка на сите N 063 должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.

Обогащенный песок по зерновому составу должен соответствовать требованиям к пескам класса I повышенной крупности, крупным, средним и мелким, приведенным в таблице 3.

Фракционированный песок может выпускаться следующих фракций (или их смесей):

Допускается выпуск фракций фракционированного песка других размеров или их смесей в соотношениях, согласованных с потребителем.

Содержание во фракционированном песке зерен размером свыше 5 мм, определяемое по фракции св. 2,5 до 5 мм, не должно превышать 5% по массе.

Содержание в каждой фракции фракционированного песка зерен размером более наибольшего размера и зерен менее наименьшего размера не должно превышать 5% по массе.

Содержание во фракционированном песке пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 1% по массе для фракции св. 2,5 до 5 мм и 1,5% – для остальных фракций.

Песок, обогащенный песок и фракционированный песок, предназначенные для применения в качестве заполнителей для бетонов, должны обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента.

Предельно допустимое содержание в песках вредных компонентов и примесей и перечень пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, приведены в приложении А.

Допустимое содержание пород и минералов, относимых к вредным компонентам и примесям, в песке, используемом в качестве заполнителя для бетонов и растворов, не должно превышать следующих значений:

Допустимое содержание цеолита, графита, горючих сланцев устанавливают на основе исследований влияния песка на долговечность бетона или раствора.

Пески не должны содержать посторонних засоряющих примесей.

Пескам должна быть дана радиационно-гигиеническая оценка, по результатам которой устанавливают область его применения. Песок в зависимости от значений удельной эффективной активности естественных радионуклидов Аэфф применяют:

Требования к транспортировке и хранению

Основная классификация кварцевых песков

Формовочные кварцевые пески классифицируют по разным параметрам: количеству влаги, pH, процентному присутствию вредных добавок, а также форме составных частичек.

В зависимости от количества влаги, кварцевые пески подразделяют на такие группы:

В зависимости от pH:

В зависимости от процентного присутствия вредных примесей:

ГруппаОксиды щелочноземельных и щелочных металловОксиды железа
очень низкое0,400,20
низкое0,800,40
среднее1,200,60
высокое1,600,80
очень высокое2,001,00

В зависимости от формы зернышек (берут во внимание коэффициент угловатости):

В составе формовочных песков не могут присутствовать посторонние добавки: известняк, уголь, растительные остатки, торф, частицы кварцевых песчаников, а также кварцитов.

Требования к упаковке и транспортировке

Мешки пакетируют, руководствуясь нормами следующих ГОСТов: 26663, 24597, 21650, 22477.

Упакованные формовочные кварцевые пески перевозят в крытых транспортных средствах, на открытых подвижных составах, а также на поддонах, которые должны быть покрыты специальной термоусадочной пленкой.

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.

Из чего состоит песок

Формовочный песок представляет собой мелкие зерна кварца с включениями глины – тех же обломков этого минерала, но еще более мелких. И в силу его переизмельченности порошок обладает вяжущими свойствами. В зависимости от содержания глинистой компоненты (менее 20 мкм) марка формовочного песка может быть следующей:

Содержание кремнезема в песке формовочном для отливки стали нормируется в минимальном размере 97%, чугуна 90-95, а цветного металла – от 80 до 90%. По крупности песка идет разделение на группы 01, 016, 02, 025 и 03, где цифры указывают на средний размер частиц: 01 – это до 0,14 мм, а 03 – свыше 0,28.

Потеря массы при прокаливании – важный показатель песков формовочных: чем ниже значение потерь, тем выше качество сырья. Размер потерь может быть низким (до 0,2%), средним (1,0) и высоким (3,0%).

Свойства песков

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.

Где применяется

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

В состав смеси включают б/у массу, называемую оборотной.

Общие сведения и требования металлургической промышленности к качеству формовочных песков

Одним из широко распространенных приемов обработки металлов является литье, т. е. получение металлических изделий или их заготовок путем расплавления металла и заливки его в специально изготовленные формы. Каждый металл обладает определенной температурой плавления, текучестью в жидком состоянии, величиной усадки и другими свойствами. От этих свойств зависит выбор формовочных материалов. Особенно важна температура жидкого металла, при которой он поступает в форму. Эта температура колеблется для сталей от 1420 до 1520° С, чугунов — от 1150 до 1250° С, бронз — от 1000 до 1150° С, латуней — от 900 до 950° С, алюминиевых и магниевых сплавов — от 600 до 650° С. Температура заливки металла в форму обычно выше температуры его плавления примерно на 100°. Отливки изготавливаются различной массы, с разной толщиной стенок. Вследствие разнообразия свойств металла и изготовляемых из него отливок для формовки применяют различные материалы. Эти материалы должны обладать рядом специфических свойств, основными из которых являются огнеупорность, газопроницаемость, формуемость, прочность, непригораемость и долговечность.

Огнеупорностью называется способность материала или смеси выдерживать нагревание до определенной температуры без размягчения. Она зависит от его минерального и химического состава и обозначается температурой (°C), при которой достигается определенная степень размягчения стандартного образца испытуемого материала.

Газопроницаемость — способность материала пропускать газы, выделяющиеся при отливке из расплавленного металла и влажной формы. Газопроницаемость зависит главным образом от величины и формы зерен материала, степени его однородности и количества содержащихся в нем мелких частиц.

Формуемость — способность материала или смеси при минимальном усилии заполнять форму и более или менее равномерно уплотняться в разных частях ее. Формуемость зависит от формы и размера зерен, минерального их состава, влажности и степени дисперсности.

Прочность — способность материала сопротивляться разрушающим усилиям. Различают прочность в сыром и в сухом состояниях. Прочность зависит главным образом от связующей способности материала или формовочной смеси. Некоторое значение имеет форма частиц.

Hепригораемость — свойство формы обеспечивать получение отливок без пригара, т. е. отливок, не имеющих на своей поверхности неметаллической корки, образующейся за счет приставания некоторого количества материала формы к металлу. Непригораемость обусловливается отсутствием в формовочной смеси большого количества крупных частиц, а также достаточной химической стойкостью и огнеупорностью формовочных материалов.

Долговечность — способность формовочной смеси сохранять рабочие свойства для многократного использования. Определяется она стойкостью формовочных материалов. Всеми приведенными свойствами не обладает ни один вид природного минерального сырья, используемого в литейном деле. Вследствие этого для приготовления форм используют смеси различных пород, в зависимости от вида металла и рода отливки.

Формовочные смеси для стального литья, которые должны обладать высокой огнеупорностью, газопроницаемостью и непригораемостью, изготовляют только из кварцевых песков и глин с высокой термической устойчивостью. Поскольку чугун разливается при меньшей температуре, чем сталь, смеси для чугунного литья могут состоять из полевошпатово-кварцевых песков и из глин умеренной термохимической устойчивости.

Медные сплавы обладают большой текучестью в расплавленном состоянии. Поэтому для получения гладкой поверхности отливок применяют более мелкозернистые пески, чем при стальном или чугунном литье.

Алюминиевые сплавы заливают в форму при сравнительно невысоких температурах, поэтому огнеупорность материалов здесь играет второстепенную роль. Низкая температура заливаемого металла позволяет использовать формовочные материалы с пониженной газопроницаемостью.

Кроме литейных форм для отливки металла необходимой формы требуются стержни. Условия службы их значительно тяжелее, чем форм. Поэтому стержневые смеси должны обладать более высокими показателями, чем формовочные. Для изготовления стержней, используемых при стальном литье, применяется только высококачественный кварцевый песок, а для чугунного и цветного литья — полевошпатово-кварцевые пески, но с добавлением прочносвязующей глины.

Несмотря на разнообразие материалов, применяемых для производства формовочных и стержневых смесей, главную роль среди них играет песок.

Формовочные пески с точки зрения литейного дела представляют собой мелкообломочные несцементированные горные породы, обладающие свойствами, позволяющими изготавливать из них формовочные смеси, обеспечивающие получение доброкачественных отливок.

Согласно действующему ГОСТ 2138-74 формовочные пески должны состоять из зерен кварца с глинистой составляющей не более 50%, к которой относятся частицы размером менее 0,022 мм.

В зависимости от содержания глинистой составляющей и кремнезема природные формовочные пески разделяются на кварцевые, тощие, полужирные, жирные и очень жирные. Требования ГОСТ к ним, а также к пескам, получаемым в процессе обогащения природных, приведены в табл. 23.

Классификация песков по размеру зерен, их слагающих, производится по сумме остатков на трех смежных ситах. Этот остаток называется основной фракцией. Группа песка обозначается номером среднего сита основной фракции. Разделение песков по их групповому составу приведено в табл. 24.

В зависимости от величины остатка основной фракции на крайних ситах формовочные пески делятся на две категории: А и Б.

К категории А относятся пески с остатком на крайнем верхнем сите основной фракции большим, чем на крайнем нижнем сите, а к категории Б — пески с остатком на крайнем нижнем сите большим, чем на крайнем верхнем.

В необогащенных песках по характеру распределения зерен выделяются формовочные пески с сосредоточенной и рассредоточенной зерновой структурой. К пескам с сосредоточенной структурой относятся такие пески, у которых преобладающая масса зерен (не менее 70%) остается на трех смежных ситах. К пескам с рассредоточенной структурой относятся пески, у которых преобладающая масса зерен на трех ситах составляет не менее 60%. Кварцевые пески с рассредоточенной зерновой структурой делятся на крупные (KPK), средние (KPC), мелкие (KPM) и с общей рассредоточенностью (KPO).

По сочетанию класса, группы и категории формовочных песков определяется их марка. Действующим ГОСТ установлено 75 марок формовочных песков. Требования к качеству песков отдельных марок регламентируются этим же стандартом.

ГОСТ нормируется зерновой остаток на трех смежных ситах, остаток на верхнем и нижнем ситах, для кварцевых и тощих песков — газопроницаемость песка при оптимальной его влажности, а для полужирных, жирных и очень жирных песков — предел прочности при сжатии во влажном состоянии. Количественные значения указанных параметров для разных марок формовочных песков изменяются в очень широких пределах, что обусловливает необходимость при оценке качества формовочных песков строго руководствоваться требованиями стандарта.

Хрустальная люстра в разных интерьерах

от 11 августа 2015

К хрусталю у нас отношение особое, ведь долгое время он был дефицитным символом благосостояния. Когда хрусталь стал широкодоступен, многим он оказался неинтересен. Потому что одни считают хрусталь пережитком. Другие находят изделия из него слишком претенциозными. Разве что хрустальные фужеры по-прежнему являются предметом из разряда «маст-хэв» — уж очень красиво играют в них пузырьки игристого вина. А вот люстры с хрусталем пользуются у нас не самым высоким спросом. Большинство воспринимают их как элемент классической роскоши, неуместный в современных квартирах и домах.

Но так ли это на самом деле? Вовсе нет! Кристаллы снова в моде. Они замечательно чувствуют себя даже в самых модерновых интерьерах. Производитель не перестает экспериментировать с дизайном люстр, играя с их размером, цветом и формой. В коллекциях можно найти хрустальные люстры, дизайн которых очень далек от классического.

Хрустальная люстра в интерьерах разных стилей

Итак, люстры из хрусталя уместны не только в классических и барочных интерьерах. Великолепные кристаллы почти везде хороши. Давайте рассмотрим несколько вариантов.

1. Винтаж. Хрустальная люстра прекрасно вписывается в винтажный антураж. Это относится к таким стилям, как прованс, шебби шик, сканди шик, тосканский и др. Кристаллы безупречно поддерживают и витиеватую декоративность, и женственную нежность, и ретро-составляющую убранства.

Люстры для таких интерьеров должны быть легкими, незатейливыми, отличающимися относительно скромными размерами. Нарочитое великолепие здесь неуместно.

2. Гламур. Основная черта этого направления — демонстративная дороговизна. Роскошь, зачастую вычурная, нескромно выпячивается. При этом интерьер может быть оформлен в классическом, ар-деко или даже современном стиле. Чтобы покрыть его налётом гламурного шика, вводят элементы, традиционно считающиеся дорогими: это мрамор, стекло, зеркала, бархат, шелк, золото и, конечно, кристаллы. Хрустальная люстра — идеальный выбор для гламурного интерьера.

3. Современные концепции. Здесь хрустальная люстра может быть использована с двумя целями: 1). сделать интерьер наряднее и 2). создать эффектный контраст.

Хрусталь нивелирует сухость, безликость и техничность минималистского интерьера. Добавьте сюда хрустальную люстру, вазу с цветами, картину в декоративной раме и элегантный подсвечник ― помещение приобретет совсем другой вид. Оно станет нарядным и изящным.

Хрустальная люстра в современном интерьере

В брутальных, грубых интерьерах (например, в стиле лофт) кристаллы служат для контраста. Грациозная хрустальная люстра становится впечатляющим акцентом, подчеркивающим суровость интерьера и одновременно смягчающим общую картину.

Хрустальная люстра в современном интерьере в стиле лофт

Хрустальная люстра: не только для гостиной!

Можно ли вешать хрустальную люстру на кухне? Почему нет? Если вы хотите сделать кухню наряднее, декоративнее, гламурнее, люстра с кристаллами отлично справится с задачей. Хрусталь неплохо гармонирует с глянцевыми фасадами, блестящей бытовой техникой, стеклянной и фарфоровой посудой.

Хрустальная люстра на кухне

Традиционным является украшение хрустальным подвесом обеденной зоны. Расположите люстру над столом, дополнив его красивыми стульями, текстилем и нарядной центральной композицией — и вы удивитесь результату. Зона столовой преобразится — она приобретет торжественный вид. Трапезы за таким столом будут вдвойне приятны.

Хрустальная люстра над обеденным столом

Вешают хрустальные люстры и в ванных комнатах. Не надо искать особое изделие, предназначенное специально для санузлов. Хрусталь не боится влаги, поэтому можно не опасаться негативных последствий. Конечно, люстра здесь не должна быть слишком низкой.

Размер люстры

Чтобы хрустальная люстра не выглядела вычурно, важно правильно выбрать ее размер. Формула такая:

мин. диаметр в см = (длина комнаты в м + ширина комнаты в м) x 5

макс. диаметр в см = (длина комнаты в м + ширина комнаты в м) x 10

Так, для помещения размером 3м на 4 м подойдет люстра от 35 см до 70 см в диаметре.

Для люстры в обеденной зоне следует учитывать размер стола. Если он маленький — лучше взять люстру минимально допустимого размера. Чем больше стол, тем крупнее может быть подвес. То же касается и спальни: чем шире кровать — тем массивнее люстра.

Правило относительно высоты люстры простое: между нижней ее точкой и полом должно оставаться не меньше 190 см. Для люстры в обеденной зоне другое требование: расстояние между нижней ее точкой и столешницей должно составлять не менее 80 см.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *