Dariusz Dusz Mateusz Franckowiak Adrian Witkowicz	Katedra Tworzyw Formierskich, Technologii Formy i Odlewnictwa Metali Nieżelaznych	Data ćwiczenia: 19.03.2013
Rok: I magisterski Odlewnictwo 1	Tworzywa na formy odlewnicze Temat: Wyznaczanie wskaźnika kształtu dla wybranych piasków formierskich	Ocena:

1. Charakterystyka badanego materiału

Piasek kwarcowy, ze względu na dostępność surowców i niską cenę ma największe za­stosowanie jako osnowa piaskowa mas formierskich (i rdzeniowych). Niekiedy jest stoso­wany jako osnowa powłok ochronnych. Ogólnie, przez pojęcie piasek rozumie się luźną skałę osadową złożoną głównie z ziarn minerałów lub okruchów skał, zwykle o wiel­kości 0,01-2 mm. Zależnie od środowiska nagromadzenia wyróżnia się piaski: lądowe (w tym rzeczne i jeziorne) oraz morskie, przy czym krajowe odlewnictwo wykorzystuje piaski kwarcowe lądowe, głównie ze złóż w województwie piotrkowskim (Biała Góra, Grudzeń- Las), katowickim (Szczakowa), jeleniogórskim (Krzeszówek). Zgodnie z polską normą PN-85/H-11001 jako osnowę kwarcową do sporządzania mas stosuje się piaski kwarcowe, zawierające do 2% lepiszcza (ziarn o wymiarach do 0,02 mm). Wyróżnia się 4 gatunki piasku: 1K - do 0,2% lepiszcza, 2K - powyżej 0,2% do 0,5%, 3K - powyżej 0,5% do 1,0% i 4K - powyżej 1,0% do 2,0% lepiszcza. Piaski zawierające powyżej 2,0% do 35% lepisz­cza (gatunki 5K, 6K i 7K) określa się nazwą piaski naturalne. Gęstość usypowa piasku kwarcowego wynosi 1400-1600°C.

Kwarc Si0₂ tworzy dwa polimorfy (odmiany polimorficzne): wysokotemperaturowy -α, który podczas oziębiania przechodzi w 573°C w niskotemperaturowy -β, który jest głównym składnikiem występujących w przyrodzie piasków kwarcowych. β-kwarc jest minerałem o twardości w skali Mohsa wynoszącej 7 i gęstości 2650 kg/m³. Jest odporny na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych - rozpuszcza się powoli w kwasie fluorowodorowym, a po sproszkowaniu także w gorącym stężonym roztworze NaOH i KOH. W miarę podwyższania temperatury kwarc przechodzi w trydymit, a następnie w krystobalit, które występują w modyfikacjach wysoko- i niskotemperaturowych.:

Temperatura topnienia czystego kwarcu wynosi 1713°C. Domieszki CaO, Na₂0, K₂0, Fe₂0₃ obniżają jego temperaturę topnienia. W określonych termicznych i czasowych wa­runkach może następować przechodzenie niektórych pierwiastków z ciekłego stopu do masy formierskiej, np. Mn ze staliwa Hadfielda do masy na osnowie kwarcowej. W przy­padku masy wiązanej bentonitem tworzy się metakrzemian manganu o wzorze MnSi0₃. Stwierdzono także zjawisko odwrotne, czyli przechodzenia Si z masy do staliwa Hadfielda.

Przemiany polimorficzne Si0₂ powodują zmniejszenie gęstości, a zatem wzrost obję­tości ziam, co szczególnie interesuje odlewnika. Rozszerzalność liniowa kwarcu do temperatury 573°C wynosi około 1,4%. Składa się na nią normalna (i to duża) rozszerzalność cieplna oraz nagła zmiana objętości w temperaturze 573°C, spowodowana przemianą polimorficzną β-kwarcu w α-kwarc. Ta ostatnia zmiana objętości mieści się w granicach 0,86-1,30%, a zwiększenie długości 0,26-0,45%. Duża rozszerzalność kwarcu, a także rozszerzalność podczas przemian kwarcu w trydymit i następnie w krystobalit jest niekorzystna, gdyż przyczynia się do powstawania takich wad odlewów, jak: strupy, żyłki, blizny, szczególnie przy produkcji odlewów o dużych płaskich powierzchniach.