Belangrijkste eigenschappen van vormzand: doortrekbaarheid, cohesie, adhesie, plasticiteit en meer

Negen kernkenmerken van vormzand

1. Doortrekbaarheid (Permeabiliteit)
2. Cohesie
3. Adhesie
4. Plasticiteit
5. Refractoriteit
6. Chemische weerstand
7. Bindingseiwit
8. Vloeibaarheid (Flowability)
9. Groene sterkte (Green Strength)

1. Doortrekbaarheid

Doorgang van gassen, water en stoomdamp door vormzand = porositeit/doortrekbaarheid.

Factoren die doortrekbaarheid beïnvloeden:

• Korrelgrootte (50–3360 µm).
• Korrelvorm (rond, hoekig, semi-hoekig, samengesteld); rond gunstig voor porositeit.
• Compactheid/dichtheid.
• Vochtgehalte: overmaat vocht vult tussenuites.
• Bindingsmiddelinhoud via interstitiële structuur.

Zand moet voldoende porieus zijn voor gas/stoomontwijking bij gieten. Gesmolten metaal bevat opgeloste gassen die bij versterking vrijkomen. Contact met vochtig zand vormt stoom/damp die moet ontsnappen. Onvoldoende porositeit → gasholes, porositeit. Vormer heeft controle: hard stampen verlaagt doortrekbaarheid, opgelost door ruime ontluchting.

Fig. 3.21 toont invloed factoren op doortrekbaarheid.

2. Cohesie

Vermogen van zanddeeltjes aan elkaar te hechten = cohesie of sterkte van vormzand.

Sterkte afhankelijk van:

• Korrelgrootte en -vorm (grote invloed).
• Mengsel van diverse korrelgroottes.
• Bindingmateriaal/inhoud en verdeling.

Bindingsterkte bepaald door alumina (klei) gehalte. Klei moet als dunne, hechtende film op elk zandkorn zitten. Scherpe zanden met gladde ovale korrels binden slecht; klei helpt. Vochtgehalte = cruciale factor voor zandsterkte.

Vormzand moet goede sterkte hebben, anders instorting/deelschade bij transport, omkeren, sluiten. Cohesie moet behouden blijven bij instroom gesmolten metaal (bindingsterkte) en zand niet wegspoelen bij gieten.

3. Adhesie

Zanddeeltjes moeten aan andere lichamen hechten, met name vormkist. Alleen door deze eigenschap blijft zandmassa in de kist en valt niet uit bij verplaatsen. Tegelijkertijd mag zand niet aan gietstuk kleven; moet makkelijk afstrijken voor schoon oppervlak.

4. Plasticiteit

Vormen van vooraf bepaalde vorm onder druk en behouden na drukafname. Voor goed patroonafdruk in vorm: goede plasticiteit. Fijnkorrelig zand heeft doorgaans betere plasticiteit. Hangt af van kleigehalte, die vocht absorbeert bij benatting.

5. Refractoriteit

Vermogen van silicezand om hoge hitte te weerstaan zonder afbraak of smelting. Slecht refractoriteit → verbranding bij hoge temperatuur. Vloeipunt verhoogd door verwijderen onzuiverheden (metaloxide). Zand mag ook geen glazuurmassa vormen die afstrippings bemoeilijkt.

6. Chemische weerstand

Vormzand mag niet chemisch reageren of combineren met gesmolten metaal, zodat hergebruik mogelijk is.

7. Bindingseiwit

Binder laat zand vloeien om patroonvorm aan te nemen. Niet te sterk (moeilijke uittrekking), niet te zwak (oppervlakhuid gietstuk breekt).

8. Vloeibaarheid (Flowability)

Vergelijkbaar met plasticiteit. Vermogen zand om gewenste vorm aan te nemen. Zand moet slagen doorgeven tijdens stampen.

9. Groene sterkte

Afhankelijk van:

• Korrelgrootte
• Vorm en verdeling zandkorrels
• Type en hoeveelheid klei of andere binder
• Vochtgehalte

Droge druksterkte van vormzandmengsel neemt toe met vocht tot zand te nat is voor verwerking (fig. 3.23). Fig. 3.24 toont variatie groene sterkte met andere kenmerken.