Vormzand:soorten en bestanddelen | Gieten | Metallurgie

In dit artikel zullen we bespreken over:- 1. Definitie van vormzand 2. Soorten vormzand 3. Hoofdbestanddelen.

Definitie van Vormzand :

De belangrijkste grondstof die bij het gieten wordt gebruikt, is het vormzand, omdat het een aantal belangrijke eigenschappen heeft die niet van andere materialen kunnen worden verkregen. Vormzand wordt gedefinieerd als korrelige deeltjes die ontstaan ​​door de afbraak van gesteenten, onder invloed van natuurlijke krachten, zoals vorst, wind, regen, hitte en waterstromingen. Rotsen hebben een complexe samenstelling en zand bevat de meeste elementen van het gesteente.

Om deze reden verschilt vormzand aanzienlijk in verschillende delen van de wereld. In de natuur wordt het gevonden op de bodem en oevers van rivieren en meren. Vormzand wordt ingedeeld in verschillende categorieën, afhankelijk van de aard van zijn oorsprong.

De belangrijkste bestanddelen van vormzand zijn als volgt:

i. Silica (SiO₂ )—86 tot 90%,

ii. Aluminiumoxide (Al₂ O₃ )—4 tot 8%,

iii. IJzeroxide (Fe₂ O₃ )-2 tot 5% met kleinere hoeveelheden van de oxiden van Ti,

iv. Mn

v. Ca, en sommige alkalische verbindingen.

Natuurlijk zand:

Het wordt ook wel groen zand genoemd en wordt gewonnen uit natuurlijke hulpbronnen. Het bevat water als het enige bindmiddel. Het heeft het voordeel dat het het vochtgehalte lang vasthoudt, een breed werkbereik van het vochtgehalte heeft, waardoor het gemakkelijk is om mallen te repareren en af ​​te werken.

Synthetisch zand:

Het is een kunstmatig zand dat wordt verkregen door relatief kleivrij zand, bindmiddel (water en bentoniet) en andere materialen naar behoefte te mengen. Het is een beter vormzand omdat de eigenschappen ervan gemakkelijk kunnen worden gecontroleerd door het mengselgehalte te variëren.

Samenstelling van groen synthetisch zand voor stalen gietstukken is als volgt.

Nieuw kiezelzand — 25%, oud zand — 70%, bentoniet — 1,5%, dextrine — 0,25% en vocht — 3 tot 3,5%.

Samenstelling van droog synthetisch zand voor stalen gietstukken is als volgt.

Netto kiezelzand — 15%, oud zand 84%, bentoniet — 0,5% en vocht — 0,5%.

Daarnaast zijn er bepaalde soorten speciaal zand zoals zirkoon, olivijn enz. Dit speciale zand is duurder dan silica en wordt daarom alleen gebruikt als het gebruik ervan gerechtvaardigd is.

Soorten vormzand:

Vormzand kan worden ingedeeld, op basis van hun gebruik, zoals onder:

(i) Groen Zand:

Als zand in zijn natuurlijke (min of meer vochtige) staat is, wordt het groen zand genoemd. Het is een mengsel van kwartszand, met 18 tot 30% klei en 6 tot 8% water. De klei en het water geven de hechting aan groen zand.

Het is fijn, zacht, licht en poreus. Omdat het vochtig is, behoudt het de vorm die eraan wordt gegeven onder druk tijdens het knijpen.

Als de mal dicht wordt door stampen, wordt de structuur poreus gemaakt door te ventileren. Scherpe randen worden vermeden bij het vormen van groen zand, omdat deze zwak zijn en breken bij het gieten van heet metaal.

Groen zand wordt over het algemeen gebruikt voor het gieten van kleine of middelgrote mallen. Er kan een grotere output worden verkregen uit een gegeven vloeroppervlak, omdat de kosten en vertragingen bij het drogen van de mallen worden bespaard. Kolenstof wordt gemengd in groen zand om defecten in gietstukken te voorkomen.

(ii) Droog zand:

Droogzandgieten wordt gebruikt voor grote gietstukken. De in groen zand bereide mallen worden gedroogd of gebakken om bijna al het vocht uit het vochtige zand te verwijderen. De structuur in de vormbakken wordt na droging sterker en compacter. Ontluchten is dus noodzakelijk, maar niet in die mate, zoals bij groenzandschimmel. Voor grotere zware schimmels wordt koemest, paardenmest, enz. gemengd met het zand van grovere korrels.

(iii) Leemzand:

Het is een mengsel van klei en zand, gemalen met water tot een dunne plastic pasta, waaruit mallen worden opgebouwd op een drager van zachte bakstenen.

Leemzand bevat tot 50% klei en droogt hard op. Het bevat ook vuurklei. Het moet voldoende hechtend zijn om de verticale vlakken van de ruwe structuur van de mal vast te houden. Gehakte strooisel en mest worden vaak gebruikt om te helpen bij het binden. Het vochtgehalte is van 18 tot 20%.

Leem wordt heel langzaam en volledig gedroogd voordat het klaar is om gegoten te worden. Het wordt gebruikt voor het gieten van grotere, regelmatig gevormde gietstukken zoals chemische pannen, vaten, enz.

(iv) Geconfronteerd met zand:

Het wordt direct naast het oppervlak van het patroon gebruikt en komt in contact met het gesmolten metaal. Aangezien het wordt onderworpen aan de zwaarste omstandigheden, moet het een hoge sterkte en vuurvastheid hebben. Het is gemaakt van kwartszand en klei, zonder toevoeging van gebruikt zand.

Verschillende vormen van koolstof die bekend staan ​​als bekledingsmaterialen (bijv. Plumbago-poeder, ceylonlood of grafiet) worden gebruikt om te voorkomen dat het metaal in het zand inbrandt. Soms worden ze vermengd met 6 tot 15 keer fijn vormzand om vormvlakken te maken.

Gerichte zandlaag in een mal, varieert meestal van 20 tot 30 mm. Opzetzand omvat 10 tot 15% van de totale hoeveelheid vormzand.

(v) Steunzand:

Het oude, herhaaldelijk gebruikte vormzand, zwart van kleur door toevoeging van kolenstof en verbranding of in contact komen met gesmolten metaal, staat bekend als steunzand of vloerzand of zwart zand. Het wordt gebruikt om de mal aan de achterkant van de bekledingslaag in te vullen. Het heeft een zwakke hechtsterkte omdat de scherpe randen van zandkorrels afgerond worden door de hoge temperatuur van gesmolten metaal en het verbranden van het kleigehalte.

(vi) Systeemzand:

Dit wordt gebruikt bij machinaal gieten om de hele fles te vullen. De sterkte, permeabiliteit en vuurvastheid moeten hoger zijn dan die van steunzand.

(vii) Scheidingszand:

De vormbakken worden van elkaar gescheiden door het uitstrooien van fijn scherp droog zand, 'scheidingszand' genaamd. Scheidingszand wordt ook gebruikt om te voorkomen dat het groene zand aan het patroon blijft plakken. Het is schoon, kleivrij kiezelzand. Hiervoor kan ook gebrand kernzand worden gebruikt.

(viii) Kernzand:

Het wordt gebruikt voor het maken van kernen. Het is kiezelzand gemengd met kernolie (lijnolie, hars, lichte minerale olie en andere bindmiddelen). Omwille van de economie kan pek of meel en water worden gebruikt als kernzand voor grote kernen.

(ix) CO₂ -Zand:

In CO₂ zand, worden de silicakorrels, in plaats van bedekt met natuurlijke klei, bedekt met natriumsilicaat. Dit mengsel wordt eerst rond het patroon gepakt en vervolgens uitgehard door CO₂ . te passeren ongeveer een minuut door de tussenruimten. Het zand zet dus hard uit en vormt een sterke schimmel.

(x) Shell Sands:

Schelpzand is synthetisch zand bedekt met fenol- of ureum-formaldehydeharsen en uitgehard tegen een verhit patroon om een ​​zeer sterke, dunne schaal te produceren. Er is geen steunzand nodig om het gewicht van het gietstuk te ondersteunen. Omdat legeringen stollen bij hoge temperaturen, worden de harsen niet gedissocieerd. Maar schimmels vallen uiteen wanneer het gieten gestold is door het verbreken van de chemische binding door hitte van het stollen van het gietstuk.

(xi) Geconfronteerd met zand:

Normaal gesproken wordt eerst vlakzand op het patroon aangebracht, zodat alleen het in contact komt met het gesmolten metaal. Dit zand is vuurvast genoeg om niet te versmelten en te verbranden wanneer het in contact komt met het metaal.

(xii) Steunzand:

Deze worden aangebracht als back-up mechanische ondersteuning op vlakzand. Deze zijn permeabel om gassen te laten ontsnappen.

(xiii) Schimmelwassingen:

Dit zijn slurries van fijne keramische korrels. Deze worden over de matrijsoppervlakken aangebracht om het samensmelten van de tegenoverliggende zandkorrels tot een minimum te beperken. Deze produceren ook een gladder oppervlak bij het gieten vanwege het opvullen van de tussenruimten.

Hoofdbestanddelen van vormzand :

Silicium, klei (bindmiddel) en vocht zijn drie hoofdbestanddelen van het vormzand. Silica in de vorm van korrelig kwarts (zelf een zand) is het hoofdbestanddeel van vormzand. Silicazand bevat 80 tot 90% siliciumoxide en wordt gekenmerkt door een hoge verwekingstemperatuur en thermische stabiliteit. Het verleent vuurvastheid, chemische weerstand en doorlaatbaarheid voor zand.

Het wordt gespecificeerd op basis van grootte en vorm. Zandkorrels kunnen fijn, middelgroot of grof zijn wat betreft grootte, en kunnen rond, halfhoekig of samengesteld zijn wat betreft vorm. Fijn zand is wenselijk voor kleine en ingewikkelde gietstukken. Omdat fijne korrels dichtbij liggen, is de doorlaatbaarheid slecht. Middelgroot zand wordt gebruikt bij bankwerk en licht vloerwerk. Voor grote gietstukken worden grove deeltjes gebruikt om gassen te laten ontsnappen.

De korrelgrootte wordt bepaald door zand door zeven van zeven te leiden. Ronde korrels hebben het minste contact met elkaar en zijn niet sterk; doorlaatbaarheid is hoog. Sub-hoekige korrels zijn relatief minder doorlatend dan ronde korrels. Hoekige korrels met gedefinieerde randen geven meer sterkte en minder doorlaatbaarheid. Samengestelde korrels die harde brokken zijn hebben niet de voorkeur.

Siliciumoxide wordt verkregen uit kwartsgesteenten of door de ontbinding van graniet (bestaande uit kwarts en veldspaat).

De veldspaat wordt bij ontbinding klei die plasticiteit verleent aan het vormzand in vochtige toestand, d.w.z. de noodzakelijke hechtwerking en sterkte verleent in aanwezigheid van vocht en de sterkte ervan na drogen vergroot. Normaal varieert de hoeveelheid klei in kiezelzand van 6 tot 10%.

Klei bestaat eigenlijk uit fijn slib (mineraalafzetting zonder bindingseigenschap) en fijne klei, die de nodige hechtkracht verleent aan het vormzand, zodat de schimmel zijn vorm niet verliest na het aanstampen. Het vermindert echter de doorlaatbaarheid. Te veel klei zorgt ervoor dat de mal na het drogen barst.

Oxiden van ijzermagnesia, natriumcarbonaat, kalk en water zijn de andere stoffen die in het vormzand worden aangetroffen. Een goed vormzand bevat onzuiverheden van minder dan 2 procent. Het vormen van groen zand wordt gedragen met zand met een laag vochtgehalte (3 tot 5%). Bij droog zandvormen is er meer water aanwezig bij het maken van schimmels, omdat het gunstig is voor het bevorderen van de droge bindingssterkte na opslag.

Vaak wordt er ook steenkoolstof toegevoegd, waardoor het zand opener wordt en de mal wordt afgekoeld nadat het metaal is gegoten. Het absorbeert vrij veel warmte, waardoor de zandkorrels niet oververhitten en samensmelten. Het geeft ook CO₂ . vrij waarvan de beschermende film helpt om het metaal en zand van elkaar gescheiden te houden.

Afb. 3.17 toont vier soorten zandkorrels. Het succes van een gietproces hangt in grote mate af van de druksterkte, permeabiliteit (gasstroomsnelheid door zandmonsters onder gespecificeerde differentiële druk erover), vervorming, vloeivermogen (vermogen van zand om rond en over het patroon te stromen tijdens het heien ) en vuurvastheid van het vormzand. Fig. 3.18 laat zien hoe het vochtgehalte in vormzand (bij een gegeven zand-kleiverhouding) al deze belangrijke eigenschappen van het vormzand beïnvloedt.