Литьё в песчано-глинистые формы (ПГФ) — самый древний, массовый и универсальный способ получения отливок. На него приходится львиная доля мирового тоннажа литья: станины станков, корпуса редукторов, маховики, корпуса насосов и задвижек, чугунные сковородки и художественное литьё — всё это рождается в песчаной форме. Метод не имеет ограничений по габаритам и массе: в песок отливают и деталь весом в сотню граммов, и станину массой десятки тонн.
Принцип прост и нагляден. По модели детали в опоке набивают формовочную смесь — кварцевый песок, связанный глиной (бентонитом) и водой, либо жидкостекольную или холоднотвердеющую смесь (ХТС). Форму делают разъёмной из двух полуформ, внутренние полости образуют стержнями. Модель извлекают, полости смыкают, заливают металл, после застывания форму разрушают — отсюда название «разовая форма». Песок при этом регенерируют и используют повторно.
Виды формовочных смесей
- Песчано-глинистая смесь (ПГС, сырая) — самая дешёвая и массовая, для серийного и крупносерийного литья на автоматических линиях.
- Холоднотвердеющие смеси (ХТС) на синтетических смолах — высокая прочность и точность формы, для единичных и крупных отливок, отличная поверхность.
- Жидкостекольные смеси с продувкой углекислым газом — прочные формы для стального литья.
- Сухие формы (подсушенные) — для крупных ответственных отливок, меньше газотворность.
Точность, припуски и поверхность
Песчаное литьё — самый «грубый» из способов: точность CT9–CT13 по ГОСТ Р 53464, шероховатость Ra 10–40 мкм, минимальная стенка 3–5 мм для чугуна и стали. На все обрабатываемые поверхности закладывают припуск на механообработку по ГОСТ — от 1,5 до 7 мм в зависимости от размера и точности. Поэтому почти любая ответственная деталь после песчаного литья проходит фрезеровку или токарную обработку посадочных мест.
Обязательно учитывают формовочные уклоны (1–3°) для извлечения модели, литейную усадку (для чугуна около 1 %, для стали 2 %, для алюминия 1,2–1,5 %) и галтели в углах для предотвращения трещин и усадочных дефектов.
| Показатель | Песок (ПГС) | Песок (ХТС) |
|---|---|---|
| Точность | CT11–CT13 | CT9–CT11 |
| Шероховатость Ra | 20–40 | 10–25 |
| Припуск на сторону, мм | 2–7 | 1,5–5 |
| Серийность | от единиц до массовой | единичная, мелкосерийная |
Оснастка: дёшево для единичного производства
Главное достоинство песчаного литья для контрактного рынка — дешёвая оснастка. Модель детали делают из дерева, МДФ, пластика, гипса или 3D-печатают. Деревянная модель для единичной отливки стоит на порядки дешевле стальной пресс-формы ЛПД. Для серии модели делают металлическими и монтируют на модельные плиты под машинную формовку — это дороже, но всё равно несопоставимо с формой для литья под давлением.
Какие сплавы льют в песок
В песчаную форму льют что угодно: серый и высокопрочный чугун (СЧ20, ВЧ50), углеродистую и легированную сталь (35Л, 110Г13Л), алюминиевые сплавы (АК7ч, АЛ9), бронзы и латуни. Универсальность по сплавам и габаритам делает ПГФ базовой технологией тяжёлого машиностроения, станкостроения, арматуростроения и судостроения.
Типичные дефекты и борьба с ними
- Газовые раковины — от влаги и газотворности смеси; борются сушкой формы и вентиляцией (наколами).
- Песчаные засоры и пригар — частицы песка в металле; устраняют качеством смеси, противопригарными красками.
- Усадочные раковины — в тепловых узлах; ставят прибыли и холодильники для направленной кристаллизации.
- Перекос и разностенность — от смещения полуформ; контролируют точностью сборки опок и центрирующими штырями.
Песчаная форма прощает почти всё по габаритам и сплавам, но требует грамотного конструирования литниково-питающей системы — иначе деталь придёт с раковинами.
Когда выбирать литьё в песок
Песчаное литьё — ваш выбор для крупногабаритных, тяжёлых, единичных и мелкосерийных отливок из чугуна и стали, где не нужна высокая точность поверхности, а обрабатываемые места всё равно пойдут под механообработку. Для точных мелких деталей лучше ЛВМ, для массового алюминия — ЛПД или кокиль.
Отправьте чертёж отливки в МЕТГЕН — мы подберём литейный цех с нужным сплавом и парком оборудования, рассчитаем модель и припуски, организуем последующую обработку посадочных мест на ЧПУ под чертёжную точность.