Was ist Formsand?

Es wird im Sandgussverfahren zur Herstellung des Formhohlraums verwendet. Allgemein als grüner Sand bezeichnet, ist ein Aggregat aus Sand, Bentonit-Ton, Kohlenstaub und Wasser. Seine Hauptanwendung ist die Herstellung von Metallgussformen. Der größte Teil des Zuschlagstoffs ist immer Sand, der oft eine homogene Mischung aus Kieselsäureform ist.

Es gibt viele Rezepte für Tonverhältnisse, aber alle finden ein Gleichgewicht zwischen Formbarkeit, Oberflächenbeschaffenheit und der Fähigkeit von heißem geschmolzenem Metall, zu entgasen. Kohle, üblicherweise als Meereskohle bezeichnet, die in einer Menge von weniger als 5 % vorhanden ist, verbrennt teilweise an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls, was zur Entgasung organischer Dämpfe führt.

Sandguss ist aufgrund der Einfachheit der verwendeten Materialien eine der frühesten Formen des Gießens. Aufgrund der gleichen Einfachheit bleibt es immer noch eine der billigsten Methoden des Metallgusses.

Andere Gießverfahren, wie z. B. solche mit Kokille, haben eine hochwertigere Oberflächenbeschaffenheit, sind jedoch teurer. Grüner Sand (wie andere Gießereisande) wird normalerweise in Gießereien gelagert, die als "Kolben" bekannt sind, die nichts anderes als bodenlose oder deckellose Kisten sind.

Die Box ist in zwei Hälften geteilt, die zur Verwendung zusammengestapelt werden. Die Hälften werden Kappe bzw. Formkasten genannt.

Ein spezieller Behälter aus Bronze wird in Grünsand gegossen, der eine durchgehende Hohlform in der Form darstellt. Das Unten kann mit geschmolzenem Material gefüllt und in ein fertiges Gussteil verwandelt werden. Nicht jeder grüne Sand ist tatsächlich grün. Wird jedoch als "grün" in dem Sinne betrachtet, dass es im nassen Zustand verwendet wird (ähnlich wie grünes Holz).

Laut einigen Online-Quellen wird der Formsand bei anderen Gießverfahren und -methoden heiß getrocknet, bevor das geschmolzene Metall gegossen wird. Dieser Trockengussprozess führt zu einer steiferen Form, die besser für schwerere Gussteile geeignet ist.

Was ist die Geschichte des Formsandes

Es gibt keine expliziten Aufzeichnungen in der Geschichte, die den ersten Metallguss und die Verwendung von Gießereisand zuordnen würden, aber alte Artefakte und Schriften stammen aus der Zeit um 3200 v. im alten Mesopotamien. Die Geschichte des Gießens von Sand ist schwer zu studieren, da viele dieser Praktiken auf die Zeit vor dem Schreiben zurückgehen.

Formsand wurde ausschließlich für Bronzegüsse verwendet, die von den alten Chinesen entwickelt wurden. Ein weiterer wichtiger Fortschritt ereignete sich 500 v. Chr. in Indien. als Tiegelstahl geschaffen wurde. Schließlich stellte Sir Humphrey Davy um 1808 erstmals Aluminiumgussteile in Großbritannien her.

Derzeit beträgt die Produktionskapazität in den Vereinigten Staaten über 8 Millionen Tonnen Eisenguss, 1,4 Millionen Tonnen Stahlguss, 1,7 Millionen Tonnen Aluminiumguss und 321.000 Tonnen Kupferguss.

Ein Großteil der modernen Metallindustrie hat aufgrund der enormen Steigerung der Sandqualität aufgrund besserer Werkzeuge sowie der Metallurgie und eines besseren Verständnisses der Eigenschaften von Metallen Innovationen eingeführt.

Formsandquellen

Die allgemeinen Aufnahmequellen für Formsande sind Meeresküsten, Flüsse, Seen, Wüsten und körnige Gesteinselemente. Formsande können hauptsächlich in zwei Arten unterteilt werden:natürlich oder synthetisch.

Natürliche Formmassen enthalten eine ausreichende Menge an Bindemittel. Synthetische Formsande hingegen werden künstlich unter Verwendung von Formgrundstoffen (Quarzsand 85–91 %, Bindemittel 6–11 %, Wasser- bzw. Feuchtigkeitsgehalt 2–8 %) und weiteren Zuschlagsstoffen in entsprechenden Gewichtsanteilen perfekt aufbereitet geeignete Ausrüstung zum Mischen und Mahlen.

Zutaten von Formsand

Die Hauptbestandteile des Formsandes sind Quarzsand, Bindemittel, Feuchtigkeitsgehalt und Zusatzstoffe. Granulierter Quarzsand ist der Hauptbestandteil von Gießereisand mit ausreichender Feuerfestigkeit, um Formsand und Kernsand Festigkeit, Stabilität und Durchlässigkeit zu verleihen.

Aber neben Kieselsäure sind geringe Mengen an Eisenoxid, Tonerde, Kalkstein (CaCO3), Magnesiumoxid, Soda und Pottasche als Verunreinigungen vorhanden. Die chemische Zusammensetzung des Quarzsandes gibt Aufschluss über die vorhandenen Verunreinigungen wie Kalk, Magnesiumoxid, Alkali etc.

Das Vorhandensein übermäßiger Mengen an Eisenoxid, Alkalioxiden und Kalk kann den Schmelzpunkt erheblich erniedrigen, was unerwünscht ist. Quarzsand kann durch die Korngröße des Sandes und seine Form (eckig, schräg und abgerundet) bestimmt werden.

Formsandbindemittel

Die Bindemittel können anorganische oder organische Substanzen sein. Bindemittel, die in der anorganischen Gruppe enthalten sind, sind Natriumsilikatton, Portlandzement usw. In der Gießerei fungiert der Ton als Bindemittel, der Kaolinit, Kugelton, Schamotte, Limonit, Bleicherde und Bentonit sein kann.

Bindemittel der organischen Gruppe sind Dextrin, Melasse, Getreidebindemittel, Leinöl und Harze wie Phenol-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd usw. Bindemittel der organischen Gruppe werden hauptsächlich zur Kernherstellung verwendet. Unter allen oben genannten Bindemitteln wird die Tonsorte Bentonit am häufigsten verwendet.

Dieser Ton allein kann jedoch keine Bindungen zwischen Sandkörnern aufbauen, ohne dass der Feuchtigkeitsgehalt in Formsand und Kernsand vorhanden ist.

Feuchtigkeitsgehalt in Formsanden

Der Feuchtigkeitsgehalt des Formsandes variiert zwischen 2 und 8 %. Diese Menge wird der Ton-Quarzsand-Mischung zugesetzt, um eine Bindung herbeizuführen. Dies ist die Wassermenge, die benötigt wird, um die Poren zwischen den Tonpartikeln zu füllen, ohne sie zu trennen.

Diese Wassermenge wird vom Ton festgehalten und ist hauptsächlich für die Erhöhung der Festigkeit des Sandes verantwortlich. Die Wirkung von Ton und Wasser verringert die Durchlässigkeit, wenn der Tongehalt und die Feuchtigkeit zunehmen. Die Druckfestigkeit im Rohzustand steigt mit zunehmendem Tongehalt zunächst an, beginnt aber ab einem bestimmten Wert abzunehmen.

Um die Eigenschaften des Formsandes zu verbessern, werden den Grundzutaten weitere Zusatzstoffe, sogenannte Additive, zugesetzt.

Additive und Kohlenstaub

Zusatzstoffe sind Stoffe, die üblicherweise der Mischung aus Formsand und Kernsand zugesetzt werden, um die besonderen Eigenschaften von Sand zu erhalten. Einige häufig verwendete Zusatzstoffe zur Verbesserung der Eigenschaften von Form- und Kernsand sind Kohlenstaub, Maismehl, Dextrin, Meereskohle, Teer, Holzmehl, Quarzmehl.

Kohlenstaub wird hauptsächlich hinzugefügt, um während des Gießprozesses eine reduzierende Atmosphäre zu schaffen. Diese reduzierende Atmosphäre bewirkt, dass eventuell vorhandener Sauerstoff in den Polen chemisch gebunden wird, sodass er das Metall nicht oxidieren kann. Es wird üblicherweise Formsanden zugesetzt, um Formen für die Herstellung von Grau- und Temperguss herzustellen.

Weitere Zusätze für Formsand

Maismehl gehört zur Familie der stärkehaltigen Kohlenhydrate und wird verwendet, um das Auftreten von Formsand und Kernsand zu erhöhen. Es wird durch die Hitze vollständig in Sandform verdampft und hinterlässt so einen Zwischenraum zwischen den Sandkörnern.

Dadurch können sich die Sandkörner frei bewegen, was letztendlich zu einer Bewegung der Formwände führt und die Ausdehnung der Form und damit Gussfehler reduziert. Maissand, der dem Form- und Kernsand zugesetzt wird, verbessert die Form- und Kernfestigkeit erheblich.

Formsand mit Meereskohle

Seekohle ist eine feinkörnige Steinkohle, die sich in den Poren der Quarzsandkörner im Form- und Kernsand einnistet. Beim Erhitzen verwandelt sich die Meereskohle in Koks, der die Poren füllt und wasserfest ist.

Dadurch werden die Sandkörner endlich und können sich nicht zu einem dichten Packungsmuster entwickeln. Somit verringert der Meereskohlenstoff die Bewegung der Formwände und die Durchlässigkeit für die Formen und den Kernsand, wodurch die Form- und Kernoberfläche sauber und glatt gehalten werden.

Teer ist eine destillierte Form von Weichkohle. Es kann von 0,02 % bis 2 % in Formsand und Kern zugesetzt werden. Teer erhöht die Warmfestigkeit, Oberflächenbeschaffenheit auf der Formoberfläche und verhält sich genauso wie Meereskohle.