Formsand:Arten und Bestandteile | Gießen | Metallurgie

In diesem Artikel werden wir diskutieren über:1. Definition von Formsand 2. Arten von Formsand 3. Hauptbestandteile.

Definition von Formsand :

Der Hauptrohstoff, der beim Formen verwendet wird, ist der Formsand, da er mehrere wichtige Eigenschaften bietet, die mit anderen Materialien nicht erreicht werden können. Formsand ist definiert als körnige Partikel, die beim Abbau von Gesteinen durch die Einwirkung von Naturkräften wie Frost, Wind, Regen, Hitze und Wasserströmungen entstehen. Gesteine ​​haben eine komplexe Zusammensetzung und Sand enthält die meisten Elemente der Gesteine.

Aus diesem Grund unterscheidet sich der Formsand in verschiedenen Teilen der Welt erheblich. In der Natur kommt es am Grund und an den Ufern von Flüssen und Seen vor. Formsand wird nach seiner Herkunft in verschiedene Kategorien eingeteilt.

Die Hauptbestandteile von Formsanden sind wie folgt:

i. Kieselsäure (SiO₂ ) – 86 bis 90 %,

ii. Aluminiumoxid (Al₂ O₃ ) – 4 bis 8 %,

iii. Eisenoxid (Fe₂ .) O₃ ) – 2 bis 5 % mit kleineren Mengen der Ti-Oxide,

iv. Mn

v. Ca und einige alkalische Verbindungen.

Natürlicher Sand:

Er wird auch grüner Sand genannt und wird aus natürlichen Ressourcen gewonnen. Es enthält als einziges Bindemittel Wasser. Es hat den Vorteil, dass es den Feuchtigkeitsgehalt für lange Zeit aufrechterhält, einen breiten Arbeitsbereich des Feuchtigkeitsgehalts hat und ein einfaches Ausbessern und Veredeln von Formen ermöglicht.

Synthetischer Sand:

Es ist ein künstlicher Sand, der durch Mischen von relativ tonfreiem Sand, Bindemittel (Wasser und Bentonit) und anderen Materialien nach Bedarf gewonnen wird. Es ist ein besserer Formsand, da seine Eigenschaften durch Variation des Mischungsgehalts leicht gesteuert werden können.

Zusammensetzung des grünen synthetischen Sandes für Stahlguss ist wie folgt.

Neuer Quarzsand — 25 %, alter Sand — 70 %, Bentonit — 1,5 %, Dextrin — 0,25 % und Feuchtigkeit — 3 bis 3,5 %.

Die Zusammensetzung des trockenen synthetischen Sandes für Stahlguss ist wie folgt.

Netto Quarzsand — 15 %, alter Sand 84 %, Bentonit — 0,5 % und Feuchtigkeit — 0,5 %.

Darüber hinaus gibt es bestimmte Sorten von Spezialsanden wie Zirkonit, Olivin etc. Diese Spezialsande sind teurer als Kieselsäure und werden daher nur dort eingesetzt, wo ihr Einsatz gerechtfertigt ist.

Arten von Formsand:

Formsande können nach ihrer Verwendung wie folgt klassifiziert werden:

(i) Grüner Sand:

Wenn Sand in seinem natürlichen (mehr oder weniger feuchten) Zustand ist, wird er als grüner Sand bezeichnet. Es ist eine Mischung aus Quarzsand mit 18 bis 30 % Ton und 6 bis 8 % Wasser. Der Ton und das Wasser verleihen grünem Sand Bindungsstärke.

Es ist fein, weich, leicht und porös. Da es feucht ist, behält es beim Zusammendrücken die ihm unter Druck gegebene Form bei.

Wenn die Form durch das Rammen dicht wird, wird die Struktur durch Entlüften porös. Scharfe Kanten werden beim Grünsandformen vermieden, da diese schwach sind und beim Gießen von heißem Metall brechen.

Grüner Sand wird im Allgemeinen zum Gießen kleiner oder mittelgroßer Formen verwendet. Auf einer gegebenen Stellfläche kann eine größere Leistung erzielt werden, da die Kosten und die Verzögerung beim Trocknen der Formen eingespart werden. Kohlestaub wird in Grünsand gemischt, um Gussfehler zu vermeiden.

(ii) Trockener Sand:

Trockensandformen wird für große Gussteile verwendet. Die in grünem Sand hergestellten Formen werden getrocknet oder gebrannt, um fast die gesamte Feuchtigkeit des feuchten Sandes zu entfernen. Die Struktur in den Formkästen wird nach dem Trocknen fester und kompakter. Eine Entlüftung ist daher erforderlich, jedoch nicht in dem Maße wie bei Grünsandschimmel. Bei größeren schweren Schimmelpilzen werden Kuhdung, Pferdemist usw. mit dem Sand der gröberen Körnung vermischt.

(iii) Lehmsand:

Es ist eine Mischung aus Ton und Sand, die mit Wasser zu einer dünnen plastischen Paste gemahlen wird, aus der auf einem Träger aus weichen Ziegeln Formen aufgebaut werden.

Lehmsand enthält bis zu 50 % Ton und trocknet hart. Es enthält auch Schamotte. Es muss ausreichend haftfähig sein, um an den vertikalen Flächen der rauen Struktur der Form zu halten. Gehacktes Streu und Mist werden häufig verwendet, um beim Binden zu helfen. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt 18 bis 20 %.

Lehm wird sehr langsam und vollständig getrocknet, bevor er zum Gießen bereit ist. Es wird zum Gießen von größeren, regelmäßig geformten Gussteilen wie chemischen Pfannen, Trommeln usw. verwendet.

(iv) Sand gegenüber:

Es wird direkt neben der Oberfläche des Musters verwendet und kommt mit dem geschmolzenen Metall in Kontakt. Da es den härtesten Bedingungen ausgesetzt ist, muss es eine hohe Festigkeit und Feuerfestigkeit aufweisen. Es besteht aus Quarzsand und Ton, ohne Zugabe von Altsand.

Verschiedene Formen von Kohlenstoff, die als Verkleidungsmaterialien bekannt sind (z. B. Plumbago-Pulver, Ceylon-Blei oder Graphit), werden verwendet, um zu verhindern, dass das Metall in den Sand einbrennt. Manchmal werden sie mit 6- bis 15-fach feinem Formsand vermischt, um Formbeläge herzustellen.

Sandschicht in einer Form liegt normalerweise zwischen 20 und 30 mm. Vorsatzsand macht 10 bis 15 % der gesamten Formsandmenge aus.

(v) Backing Sand:

Der alte, wiederholt verwendete Formsand, der aufgrund der Zugabe von Kohlenstaub schwarz gefärbt ist und brennen oder mit geschmolzenem Metall in Kontakt kommt, wird als Stützsand oder Bodensand oder schwarzer Sand bezeichnet. Es dient zum Ausfüllen der Form auf der Rückseite der Deckschicht. Es hat eine schwache Bindungsfestigkeit, da die scharfen Kanten des Sandkorns aufgrund der hohen Temperatur des geschmolzenen Metalls und des Verbrennens des Tongehalts abgerundet werden.

(vi) Systemsand:

Dies wird beim maschinellen Formen verwendet, um den gesamten Kolben zu füllen. Seine Festigkeit, Durchlässigkeit und Feuerfestigkeit müssen höher sein als die von Stützsand.

(vii) Abschiedssand:

Die Formkästen werden durch Verteilen eines feinen, scharfen trockenen Sandes, der als "Trennsand" bezeichnet wird, vom Aneinanderkleben getrennt. Trennsand wird auch verwendet, um zu verhindern, dass der grüne Sand am Muster haftet. Es ist sauberer, tonfreier Quarzsand. Dazu könnte auch gebrannter Kernsand verwendet werden.

(viii) Kernsand:

Es wird zur Herstellung von Kernen verwendet. Es handelt sich um Quarzsand gemischt mit Kernöl (Leinöl, Kolophonium, leichtes Mineralöl und andere Bindemittel). Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit können als Kernsand für große Kerne Pech oder Mehl und Wasser verwendet werden.

(ix) CO₂ -Sand:

In CO₂ Sand werden die Quarzkörner anstatt mit natürlichem Ton mit Natriumsilikat beschichtet. Diese Mischung wird zuerst um das Modell gepackt und dann durch Durchleiten von CO₂ . gehärtet etwa eine Minute durch die Zwischenräume. Der Sand wird dadurch hart und bildet einen starken Schimmel.

(x) Muschelsand:

Schalensande sind synthetische Sande, die mit Phenol- oder Harnstoff-Formaldehyd-Harzen beschichtet und gegen ein erhitztes Muster gehärtet werden, um eine sehr starke, dünne Schale zu erzeugen. Es ist kein Stützsand erforderlich, um das Gewicht des Gussteils zu tragen. Da Legierungen bei hohen Temperaturen erstarren, werden die Harze nicht dissoziiert. Aber die Formen zerfallen, wenn das Gussstück erstarrt ist, weil die chemische Bindung durch die Hitze des erstarrenden Gussstücks aufgebrochen wird.

(xi) Mit Blick auf Sand:

Normalerweise wird zuerst Belagsand auf das Muster aufgetragen, sodass nur dieser mit dem geschmolzenen Metall in Kontakt kommt. Dieser Sand ist feuerfest genug, um bei Kontakt mit dem Metall nicht zu schmelzen und zu verbrennen.

(xii) Backing Sands:

Diese werden als zusätzliche mechanische Unterstützung für den Sand verwendet. Diese sind durchlässig, damit Gase entweichen können.

(xiii) Schimmelwaschungen:

Dies sind Aufschlämmungen aus feinen Keramikkörnern. Diese werden über die Formoberflächen aufgetragen, um das Verschmelzen der vorgesetzten Sandkörner zu minimieren. Diese erzeugen auch eine glattere Oberfläche beim Gießen durch das Auffüllen der Zwischenräume.

Hauptbestandteile von Formsand :

Silika, Ton (Bindung) und Feuchtigkeit sind drei Hauptbestandteile des Formsandes. Kieselsäure in Form von körnigem Quarz (an sich ein Sand) ist der Hauptbestandteil von Formsand. Quarzsand enthält 80 bis 90 % Siliziumoxid und zeichnet sich durch eine hohe Erweichungstemperatur und thermische Stabilität aus. Es verleiht dem Sand Feuerfestigkeit, chemische Beständigkeit und Permeabilität.

Es wird nach Größe und Form angegeben. Sandkörner können hinsichtlich der Größe fein, mittel oder grob sein und können hinsichtlich der Form abgerundet, halbeckig oder zusammengesetzt sein. Feiner Sand ist wünschenswert für kleine und komplizierte Gussteile. Da feine Körner nahe beieinander liegen, ist die Permeabilität schlecht. Mittelgroßer Sand wird für Bankarbeiten und leichte Bodenarbeiten verwendet. Grobe Partikel werden für große Gussteile verwendet, um das Entweichen von Gasen zu ermöglichen.

Die Korngröße wird bestimmt, indem Sand durch Siebe geleitet wird. Abgerundete Körner haben den geringsten Kontakt miteinander und es fehlt ihnen an Festigkeit; Durchlässigkeit ist hoch. Unterkantige Körner sind vergleichsweise weniger durchlässig als runde Körner. Eckige Körner mit definierten Kanten verleihen mehr Festigkeit und weniger Durchlässigkeit. Verbundkörner, die harte Klumpen sind, werden nicht bevorzugt.

Siliziumoxid wird aus Quarzgestein oder durch die Zersetzung von Granit (bestehend aus Quarz und Feldspat) gewonnen.

Der Feldspat wird beim Zersetzen zu Ton, der dem Formsand im feuchten Zustand Plastizität verleiht, d.h. bei Feuchtigkeit die notwendige Bindungswirkung und Festigkeit verleiht und nach dem Trocknen seine Festigkeit erhöht. Normalerweise variiert der Tongehalt in Quarzsand zwischen 6 und 10 %.

Ton besteht eigentlich aus feinem Schluff (mineralische Ablagerung ohne Bindungseigenschaft) und feinem Ton, der dem Formsand die notwendige Bindungsfestigkeit verleiht, damit die Form nach dem Rammen nicht ihre Form verliert. Es verringert jedoch die Durchlässigkeit. Zu viel Ton führt nach dem Trocknen zu Rissen in der Form.

Oxide von Eisenmagnesia, Natronlauge, Kalk und Wasser sind die weiteren Stoffe, die im Formsand vorkommen. Ein guter Formsand enthält Verunreinigungen unter 2 Prozent. Das Grünsandformen wird mit Sand mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt (3 bis 5 %) durchgeführt. Beim Trockensandformen ist bei der Herstellung von Formen mehr Wasser vorhanden, da dies zur Förderung der Trockenhaftung nach der Lagerung von Vorteil ist.

Oft wird auch Kohlenstaub hinzugefügt, der den Sand offener macht und die Form nach dem Gießen des Metalls kühlt. Es absorbiert ziemlich viel Wärme und verhindert, dass die Sandkörner überhitzen und verschmelzen. Es setzt auch CO₂ . frei deren Schutzfilm hilft, Metall und Sand voneinander zu trennen.

Abb. 3.17 zeigt vier Arten von Sandkörnern. Der Erfolg eines Gießprozesses hängt in hohem Maße von Druckfestigkeit, Permeabilität (Gasdurchfluss durch Sandproben unter einem bestimmten Differenzdruck darüber), Verformung, Fließfähigkeit (Fähigkeit des Sandes, während des Rammens um und über das Modell zu fließen, ab) ) und Feuerfestigkeit des Formsandes. Abb. 3.18 zeigt, wie sich der Feuchtigkeitsgehalt im Formsand (bei gegebenem Sand-Ton-Verhältnis) auf all diese wichtigen Eigenschaften des Formsandes auswirkt.