성형 모래(Molding Sand)란? - 유형 및 특성

성형 모래란?

주조 모래라고도 하는 주물 모래는 축축하고 압축하거나 기름을 바르거나 가열하면 잘 압축되고 모양을 유지하는 경향이 있는 모래입니다. 그것은 금형 캐비티를 준비하기 위해 모래 주조 과정에서 사용됩니다.

주물에 사용되는 주원료는 주물사인데 다른 재료에서는 얻을 수 없는 몇 가지 주요 특성을 제공하기 때문입니다. 주물모래는 서리, 바람, 비, 열 및 수류와 같은 자연력의 작용으로 암석이 부서지면서 생기는 입상 입자로 정의됩니다. 암석은 복잡한 구성을 가지고 있으며 모래는 암석의 대부분의 요소를 포함합니다.

이러한 이유로 몰딩 샌드는 세계 여러 지역에서 상당히 다릅니다. 자연에서는 강과 호수의 바닥과 제방에서 발견됩니다. 주물사는 원산지의 특성에 따라 여러 범주로 분류됩니다.

주물사의 주성분은 다음과 같습니다.

▷ 실리카(SiO2) - 86~90%,
▷ 알루미나(Al2O3) - 4~8%,
▷ 산화철(Fe2O3) - Ti 산화물의 양이 적은 경우 2~5%,
▷ 미네소타
▷ Ca 및 일부 알칼리성 화합물.

 

천연모래/생형모래

생형 모래라고도하며 천연 자원에서 수집됩니다. 그것은 유일한 결합제로 물을 포함합니다. 수분 함량을 장기간 유지하는 장점이 있으며 수분 함량의 작동 범위가 넓어 금형의 패치 및 마감이 용이합니다.

Greensand는 모래, 벤토나이트 점토, 미분탄 및 물의 집합체입니다. 주요 용도는 금속 주조용 주형을 만드는 것입니다. 골재의 가장 큰 부분은 항상 모래이며, 이는 종종 실리카 형태의 균일한 혼합물입니다.

점토 비율에 대한 많은 방법이 있지만, 모두 성형성, 표면 마감 및 탈기에 대한 뜨거운 용융 금속의 능력 사이에서 서로 다른 균형을 유지합니다. 일반적으로 해탄이라고 하는 석탄은 5% 미만의 비율로 존재하며 용융 금속 표면에서 부분적으로 연소되어 유기 증기의 가스를 발생시킵니다.

모래 주조는 관련된 재료의 단순성으로 인해 실행되는 주조의 초기 형태 중 하나입니다. 동일한 단순성 때문에 금속을 주조하는 가장 저렴한 방법 중 하나로 여전히 남아 있습니다. 코킬을 사용하는 것과 같은 다른 주조 방법은 표면 마감 품질이 더 우수하지만 비용이 더 많이 듭니다.

Greensand(다른 주물 모래와 마찬가지로)는 일반적으로 주물 작업자가 바닥이나 뚜껑이 없는 상자에 불과한 "플라스크"라고 부르는 곳에 보관됩니다. 상자는 사용 중에 함께 쌓인 두 개의 반으로 나뉩니다. 반쪽은 각각 코프 및 드래그 플라스크라고 합니다.

모든 Greensand가 녹색인 것은 아닙니다. 그러나 젖은 상태(녹색 나무와 유사)에서 사용된다는 의미에서 "녹색"으로 간주됩니다. Cast Metals Federation 웹사이트에 따르면, 대체 주조 방법은 용융 금속을 붓기 전에 성형된 모래를 가열 건조하는 것입니다. 이 건식 모래 주조 공정은 더 무거운 주조에 더 적합한 더 단단한 주형을 만듭니다.

 

인조모래

비교적 점토가 없는 모래와 바인더(물과 벤토나이트), 기타 재료를 필요에 따라 혼합하여 얻은 인조모래입니다. 배합사료를 다양하게 하여 물성을 쉽게 조절할 수 있으므로 주물사를 하는 것이 좋다.

주강용 생합성사의 조성은 다음과 같다.

새로운 규사 - 25%, 오래된 모래 - 70%, 벤토나이트 - 1.5%, 덱스트린 - 0.25%, 수분 - 3~3.5%.

주강용 건조합성사의 조성은 다음과 같다.

순 규사 - 15%, 오래된 모래 84%, 벤토나이트 - 0.5%, 수분 - 0.5%.

그 외에도 지르코나이트(Zirconite), 올리빈(Olivin) 등과 같은 특정 종류의 특수 모래가 있습니다. 이러한 특수 모래는 규소보다 고가이므로 사용이 정당한 경우에만 사용됩니다.

 

 

성형 모래의 종류

1. 백킹 모래 또는 바닥 모래(Backing Sand Or Floor Sand)
백사 또는 바닥 모래는 직면 모래를 백업하는 데 사용되며 성형 플라스크의 전체 부피를 채우는 데 사용됩니다. 백사(backing sand)는 오래되고 반복적으로 사용되는 주물사(moulding sand)가 석탄 가루가 첨가되어 용탕과 접촉하여 타서 검은 색을 띠기 때문에 때때로 흑사(black sand)라고 불린다.

2. 코어 샌드(Core Sand)
코어 샌드는 코어를 만드는 데 사용되며 때로는 오일 샌드라고도 합니다. 코어샌드는 아마인유, 수지, 경질광유 및 기타 결합물질로 구성된 코어유와 같은 오일 바인더와 혼합된 고농축 규사입니다. 피치 또는 밀가루와 물은 또한 경제를 위해 큰 코어에서 사용될 수 있습니다.

3. 마른 모래(Dry Sand)
몰드와 코어를 만든 후 적절한 오븐에서 건조 또는 구운 그린샌드를 건조 모래라고 합니다. 그것은 더 많은 강도, 강성 및 열적 안정성을 가지고 있습니다. 마른 모래는 주로 더 큰 주물에 사용됩니다. 이 모래에서 준비된 곰팡이는 건조 모래 곰팡이로 알려져 있습니다.

4. 페이싱샌드(Facing Sand)
마주보는 모래는 금형의 면을 형성합니다. 패턴의 표면 옆에 있으며 금형을 부을 때 용탕과 접하게 됩니다. 패턴 주변의 초기 코팅과 그에 따른 금형 표면의 코팅은 모래를 마주하여 제공됩니다. 직면하는 모래는 고강도 내화성을 가지고 있습니다. 직면 모래는 이미 사용 된 모래를 사용하지 않고 규사와 점토로 만들어집니다.
금속이 모래로 타는 것을 방지하기 위해 모래를 마주할 때 다양한 형태의 탄소가 사용됩니다. 주철의 녹색 모래를 위한 표면 모래 혼합물은 신선하고 특별히 준비된 25%와 해탄 5%로 구성될 수 있습니다.
그들은 표면을 만들기 위해 때때로 6-15배 많은 고운 주물사와 혼합됩니다. 금형에서 마주보는 모래 층은 일반적으로 20-30mm 범위입니다. 전체 주물사 양의 10~15%가 면사이다.

5. 그린샌드(Greensand)
Greensand는 6-8%의 수분 함량을 갖는 18-30% 점토와 규사를 방금 준비한 혼합물인 강화 또는 천연 모래로도 알려져 있습니다. 점토와 물은 녹색 모래에 대한 유대감을 제공합니다. 미세하고 부드럽고 가볍고 다공성입니다.
Greensand는 손에 쥐었을 때 축축하고 압력을 가해도 모양과 인상을 유지합니다. 이 모래로 준비된 주형은 백킹이 필요하지 않으므로 녹색 모래 주형으로 알려져 있습니다.
Greensand는 쉽게 구할 수 있고 가격도 저렴합니다. Greensand는 일반적으로 철 및 비철 주물 생산에 사용됩니다.

6. 양토 모래(Loam Sand)
양토 모래는 모래와 점토를 물과 섞어 얇은 플라스틱 페이스트로 만든 것입니다. 양토는 30~50%의 고점토와 18%의 수분을 함유하고 있습니다. 양토 성형에는 패턴을 사용하지 않으며 스윕으로 성형에 모양을 부여합니다. 양토는 특히 대형 회주철 주물에 사용되는 양토 성형에 사용됩니다.

7. Parting Sand
바인더와 수분이 없는 파팅사를 사용하여 그린샌드가 패턴에 달라붙지 않도록 하고 파팅면에 모래가 달라붙지 않고 분리될 수 있도록 합니다. 이별모래는 이별가루와 같은 역할을 하는 깨끗한 점토가 없는 규사입니다.

8. 시스템 샌드(System Sand)
기계 성형이 사용되는 기계 주조 공장에서. 시스템 샌드는 전체 성형 플라스크를 채우는 데 사용됩니다. 기계적 모래 준비 및 처리 장치에서 표면 모래는 사용되지 않습니다. 사용된 모래는 물과 특수 첨가제를 첨가하여 세척되고 다시 활성화됩니다.
이것을 시스템 샌드라고 합니다. 주형 전체가 이 계사를 사용하므로 주물사의 강도, 투수성, 내화성 등의 물성은 백사보다 높아야 한다.

 

성형 모래의 속성

1. 접착력(Adhesiveness)
접착성이란 주물상자의 내벽에 주물사가 달라붙는 등 이물질이 들러붙거나 달라붙는 주물사의 성질이다.

2. 응집력(Cohesiveness)
응집력은 주물 모래 입자가 주물사 내에서 상호 작용하고 서로 끌어당기는 덕분에 주물사의 특성입니다. 따라서, 주물사의 결속력이 향상되어 주물 및 코어사의 녹색, 건조 및 열간 강도 특성을 증가시킵니다.

3. 축소성(Collapsibility)
주형의 용탕이 응고된 후, 모래 주형은 금속의 자유 수축이 일어나도록 접을 수 있어야 하며 이는 수축하는 금속의 찢어짐 또는 균열을 자연스럽게 피할 수 있습니다. 접힘성이 없으면 금속의 수축이 주형에 의해 방해되어 주물에 찢어짐과 균열이 발생합니다. 이 속성은 코어에서 매우 필요합니다.

4. 건조 강도(Dry Strength)
용탕을 주형에 붓는 즉시 용탕에 인접한 모래 층의 수분이 증발하고 이 건조한 모래 층은 유동 중에 주형 벽의 침식을 피하기 위해 모양에 대한 충분한 강도를 가져야 합니다. 용융 금속. 건조 강도는 또한 액체 금속의 금속 정압으로 인한 금형 캐비티의 확대를 방지합니다.

5. 유동성 또는 가소성(Flowability Or Plasticity)
유동성 또는 가소성은 모래가 압축되고 유체처럼 거동하는 능력입니다. 충격이 가해질 때 패턴의 모든 부분에 균일하게 흐르고 모든 방향으로 균일하게 충격 압력을 분배합니다.
일반적으로 모래 입자는 모서리나 돌출부 주변에서 움직이는 것을 저항합니다. 일반적으로 유동성은 그린 강도가 감소함에 따라 증가하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 유동성은 모래 입자 크기가 감소함에 따라 증가합니다. 유동성은 또한 수분과 모래의 점토 함량에 따라 달라집니다.

6. 그린 스트렝스(Green Strength)
물을 혼합한 후의 생형 모래는 주형을 만들고 취급할 수 있도록 충분한 강도와 인성을 가져야 합니다. 이를 위해 모래 알갱이는 접착력이 있어야 합니다. 즉, 다른 몸체에 부착할 수 있어야 합니다. 따라서 접착력이 높은 모래 알갱이가 성형 상자 측면에 달라 붙습니다.
또한 모래 알갱이는 응집성(cohesiveness)으로 알려진 특성, 즉 모래 알갱이가 서로 달라붙는 능력을 가져야 합니다. 이러한 성질에 의해 형을 깨뜨리지 않고 형으로부터 패턴을 꺼낼 수 있고, 또한 용탕이 흐르는 동안 형 벽면의 침식이 일어나지 않는다.
그린 강도는 또한 입자 모양과 크기, 점토의 양과 유형 및 수분 함량에 따라 달라집니다.

7. 투과성(Permeability)
침투성은 또한 용융 금속을 부을 때 금형에 존재하거나 생성되는 공기, 가스 또는 수분의 누출을 허용하기 위해 주물 모래의 다공성이라고도 합니다. 주입 및 응고 과정에서 생성된 이러한 모든 기체는 빠져나와야 하며 그렇지 않으면 주조에 결함이 생깁니다.
침투성은 입자 크기, 입자 모양, 주물 모래의 수분 및 점토 함량의 함수입니다. 모래가 부딪히는 정도는 금형의 투과성에 직접적인 영향을 미칩니다. 벤트 로드를 사용하여 벤트함으로써 곰팡이의 투과성을 더욱 높일 수 있습니다.

8. 내화성(Refractoriness)
내화성은 주물사가 부서지거나 융합되지 않고 고온을 견디어 건전한 주조를 용이하게 하는 능력으로 정의됩니다. 주물사의 매우 중요한 특성입니다. 내화도는 제한된 정도로만 증가할 수 있습니다.
내화도가 낮은 주물사는 주물 표면에 타서 매끄러운 주물 표면을 얻을 수 없습니다. 내화도는 SiO2, 즉 석영 함량, 입자의 모양 및 입자 크기에 따라 다릅니다.
SiO2 함량이 높을수록 입자 체적 조성이 거칠수록 주물사와 코어사의 내화도가 높아집니다. 내화도는 녹는점이 아니라 모래의 소결점으로 측정됩니다.

9. 성형 모래의 기타 특성(Miscellaneous Properties Of Molding Sand)
위의 요구 사항 외에도 주물 모래가 주물에 달라 붙지 않아야 하고 금속과 화학적으로 반응하지 않아야 합니다. 성형 모래는 경제적으로 저렴하고 자연에서 쉽게 구할 수 있어야 합니다. 경제적인 이유로 재사용이 가능해야 합니다. 열팽창 계수는 충분히 낮아야 합니다.